Dispersées à travers les Philippines, de nombreuses grottes contiennent de précieuses formations géologiques qui contiennent des informations clés sur le climat passé. Mais en raison de l'extraction locale, certaines de ces formations peuvent être détruites. Maintenant, un scientifique de Stanford est en mission pour les sauver.

Daniel Ibarra, BS '12, MS '14, doctorat '18, est chercheur postdoctoral au Département des sciences géologiques et environnementales. Il a récemment fait équipe avec l'ancien de Stanford Carlos Primo David, doctorat '03, maintenant professeur à l'Université des Philippines à Diliman, pour commencer le processus de récupération de ces précieuses archives climatiques. Ibarra les amène à Stanford où il utilisera des techniques géochimiques sophistiquées pour reconstruire et étendre les enregistrements climatiques passés.

« En tant que climatologues, nous n'avons aucun moyen de déterminer comment le climat a changé dans le passé au-delà de l'enregistrement instrumental, à l'exception de l'utilisation des archives géologiques, " dit Ibarra. " Alors nous étudions les archives comme les cernes des arbres, carottes de glace, des lacs, sédiments marins et grottes."

Grottes d'archives

L'une des archives terrestres les plus importantes sont les dépôts de grottes qui contiennent de grandes, gisements minéraux en forme de glaçon appelés spéléothèmes. Beaucoup de ces grottes sont situées aux Philippines. Alors en janvier, Ibarra s'est rendu à Manille, où il a rencontré David et ses étudiants diplômés. Ensemble, ils ont exploré une série de grottes à Luçon pour documenter et collecter deux types de spéléothèmes :les stalactites et les stalagmites.

Les stalactites se forment lorsque l'eau s'égoutte du plafond d'une grotte et précipite lentement au fil du temps, laissant un enregistrement climatique sous la forme de cercles concentriques semblables à des anneaux sur un arbre. Les stalagmites se forment de la même manière, mais poussent vers le haut à partir du sol et sont les plus utiles de ces dépôts de grottes. Bien que ces formations soient estimées à des milliers d'années, très peu ont été étudiés aux Philippines. En raison de l'excavation industrielle se produisant à proximité, ils pourraient bientôt disparaître pour toujours.

"Il s'agit d'une zone d'extraction de ciment active, nous n'avons donc que quelques années pour obtenir des spéléothèmes, " a déclaré Ibarra. "C'est un peu une mission de sauvetage."

Après avoir soigneusement retiré les spéléothèmes des grottes, Ibarra les amène à Stanford, où les échantillons sont forés et datés par un processus - similaire à la datation au carbone - utilisant la chaîne de désintégration radioactive de l'uranium, mesuré sur un spectromètre de masse. Ibarra utilise des détecteurs qui mesurent les différents ratios d'isotopes de thorium et d'uranium, qui lui indiquent l'âge de l'échantillon. Des techniques similaires de spectrométrie de masse utilisant des isotopes stables de l'oxygène et du carbone sont utilisées pour déterminer quels étaient les niveaux de température et de précipitations au moment où les spéléothèmes se sont formés – des données qui amélioreront la compréhension des scientifiques du changement climatique.

« Nous nous concentrons sur des échantillons qui étendront les records de précipitations historiques à plusieurs centaines, peut-être même mille ans, ", a déclaré Ibarra. "Et nous pouvons utiliser ce que nous déduisons sur le climat à partir de ces échantillons pour comparer les modèles climatiques que nous utilisons également pour projeter le changement climatique futur."

Altération au mont Pinatubo

Ibarra et David travaillent simultanément sur des recherches connexes dans la région du mont Pinatubo, le volcan actif à environ 100 miles au nord-ouest de Manille, célèbre pour son éruption massive en 1991. C'est là que la décomposition chimique des roches du sous-sol de la Terre - un processus connu sous le nom d'altération - se produirait à des taux parmi les plus rapides au monde.

L'altération des roches est le principal moyen par lequel le dioxyde de carbone est séquestré au cours du temps géologique, garder la Terre habitable. Ibarra et David mesurent les taux d'altération en collectant des échantillons d'eau des rivières à différentes périodes de l'année et en mesurant la composition chimique des eaux de la rivière pour des éléments tels que le calcium, magnésium, sodium et silice – les principaux composants des roches.

"L'altération chimique et l'enfouissement subséquent du carbonate dans les sédiments océaniques séquestrent le CO2 atmosphérique dans le cycle géologique du carbone, " a expliqué Ibarra. " Les intempéries modulent les niveaux de CO2 atmosphérique de la Terre à partir des changements dans le dégazage volcanique, ou les effets à long terme des émissions humaines, maintenir les températures régulées."

Les deux projets de recherche sont soutenus par un prix Ibarra reçu du programme scientifique Balik du Département des sciences et de la technologie, qui encourage les scientifiques d'origine philippine à retourner aux Philippines pour partager leur expertise. Grâce au programme, il est hébergé par l'Institut national des sciences géologiques de l'Université des Philippines et le professeur David. En plus de mener des recherches originales, Ibarra a donné des conférences et des conférences sur la science du climat et la géochimie à l'Université des Philippines.

Ibarra prévoit de retourner aux Philippines ce printemps pour continuer à collecter des dépôts de grottes et des échantillons de rivière. Il espère que ce travail aidera les gens à se préparer aux changements de l'environnement.

"L'étude du climat passé nous donne une feuille de route pour les types de changements auxquels nous pouvons nous attendre dans les précipitations et la température en raison des changements futurs du climat, qui peuvent éclairer les stratégies d'adaptation, " il a dit.