Il y a un certain romantisme dans la spéléologie, l'étude des grottes, si tu peux voir au-delà du froid et de l'humidité et de l'obscurité. Les grottes sont des lieux anciens et souvent magnifiques. Et ils peuvent être utiles. Formations rocheuses dans les grottes, il s'avère, renferment en eux des secrets chimiques qui ouvrent à la fois une fenêtre sur les civilisations anciennes et sur le climat du futur.

Beaucoup de gens pensent aux spéléothèmes, ou grottes rocheuses, comme étant terne et brun. Mais ils viennent dans une large palette de couleurs. "J'étais récemment avec un ami dans une mine abandonnée où il y avait des roches qui avaient une teinte bleutée, éclat verdâtre parce qu'ils contenaient beaucoup de cuivre, " a déclaré le Dr Sebastian Breitenbach. " C'est vraiment rare de voir ça. "

Pensez à un spéléothème et vous imaginez probablement des stalactites et des stalagmites. (Pour se souvenir qui est qui, essayez de penser aux stalactites qui doivent se tenir fermement ; ce sont eux qui pendent du plafond.) Ces roches se forment lorsque l'eau s'égoutte dans une grotte et le carbonate dissous qu'elle contient précipite progressivement. Vous obtenez également des pierres de coulée formées à partir de ruisseaux souterrains et de tubes de roche à paroi mince connus sous le nom de « pailles de soude ».

Ces roches poussent douloureusement lentement :quelques dixièmes de millimètre par an dans les cas les plus rapides. Cela signifie que les stalactites peuvent avoir des dizaines de milliers d'années. Et parce que la roche de la grotte est déposée progressivement par des gouttes d'eau individuelles, il stocke un enregistrement de leur composition chimique.

Il s'avère que certaines de ces signatures chimiques varient en fonction du climat de l'époque. Prenons par exemple le rapport de deux isotopes de l'oxygène, l'oxygène-16 et l'oxygène-18. L'eau de pluie contient un rapport spécifique des deux et donc en broyant des échantillons de spéléothèmes et en analysant le rapport isotopique à différents points le long de la roche, les géochimistes peuvent avoir une idée de la pluie, ou d'où provient la pluie lorsque la roche s'est formée. Il existe également de nombreux autres proxys en plus de l'oxygène.

Ancien

Cet enregistrement du climat ancien enfoui dans la pierre s'avère utile pour nous donner une idée de ce à quoi ressemblait la vie des civilisations anciennes. Il peut également nous renseigner sur des périodes telles que le mystérieux effondrement de l'âge du bronze.

Ce fut la période de 50 ans au cours de laquelle plusieurs grandes civilisations de la Méditerranée, y compris l'empire égyptien, les Mycéniens et les Hittites, tout s'est effondré vers 3, il y a 000 ans. Certains pensent que cela pourrait être dû à une mégasécheresse qui a frappé la région. Mais c'est une idée controversée et il y a beaucoup d'autres théories. Certains textes anciens rejettent la faute sur des hordes envahissantes connues sous le nom de « peuples de la mer ».

Les données des grottes peuvent aider à éclairer ce qui aurait pu se passer en montrant au moins quand et où il y a eu une sécheresse. Mais il y a des lacunes dans les données, notamment en ce qui concerne la Turquie.

"La Turquie a abrité de nombreuses cultures humaines anciennes importantes, de certaines des premières sociétés agricoles du monde du Paléolithique à des sociétés plus modernes comme les Hittites, Grecs classiques, Romain, Empires byzantin et ottoman, " a déclaré le Dr Ezgi Unal-Imer de l'Université technique du Moyen-Orient à Ankara, Turquie. "Nous sommes sûrs qu'ils ont dû être fortement influencés par les conditions environnementales (changeantes)."

C'est pourquoi elle a lancé le projet Speleotolia, dans le but de collecter des données paléoclimatiques à haute résolution de Turquie. Elle a collecté des échantillons de grottes au cours des dernières années, dont 10 stalagmites de l'ouest de la Turquie.

Cinq d'entre eux couvrent la période holocène et elle a un échantillon qui fournit une ligne continue de croissance remontant à 1, 825 ans. "Cela couvre presque toute l'ère commune - c'est un très bon échantillon, " elle a dit.

Elle est actuellement à mi-chemin du forage de 420 échantillons, ce qui l'aidera à reconstruire les conditions climatiques passées. Le Dr Unal-Imer est enthousiasmé par ce qu'ils vont découvrir. Nous ne savons tout simplement pas ce que nous allons trouver, elle dit.

Pluie

Une chose que son projet ne fera pas, cependant, est de quantifier la quantité de pluie tombée au cours d'une année donnée dans le passé.

À l'heure actuelle, la plupart des données sur les spéléothèmes ne peuvent signaler que les tendances climatiques à court terme, dit le Dr Breitenbach qui est basé à l'Université de Northumbria à Newcastle, ROYAUME-UNI. En d'autres termes, cela peut nous dire qu'une certaine période a été beaucoup plus pluvieuse que la précédente, mais pas combien de millimètres de pluie sont tombés. Pourquoi donc ?

Bien, reprenons le rapport des isotopes d'oxygène dans une roche. En vérité, bien que cela soit influencé par les précipitations, il est également poussé de haut en bas par d'autres facteurs comme la température, et la topographie et l'humidité de la grotte particulière.

Le projet QUEST dirigé par Breitenbach essaie de changer cette incertitude, en utilisant deux stratégies. Le premier implique un travail détaillé sur l'une des grottes de Waitomo en Nouvelle-Zélande. Le plan est de mesurer de nombreux proxys en parallèle et de voir comment ils varient tous dans le temps. Les variations d'un proxy peuvent être causées par plusieurs facteurs et il est impossible de savoir combien chacun a contribué. Mais regardez les variations de 10 ou 15 proxys en tandem et il ne devrait y avoir qu'une seule hypothèse sur la façon dont les précipitations ont changé quantitativement, dire, qui correspond à tous les faits. "Ensuite, c'est comme un roman policier d'Agatha Christie, " a déclaré le Dr Breitenbach. " Tous les faits que nous avons appris des procurations doivent correspondre à l'interprétation. "

Un moins à cette stratégie, cependant, est qu'il nécessite une compréhension détaillée de la grotte où les échantillons de spéléothème ont été prélevés. Cela signifie que les chercheurs devraient invoquer à nouveau leur détective intérieur avec presque chaque échantillon de roche.

La deuxième stratégie consiste à découvrir de nouveaux proxys qui ne sont réellement impactés que par une variable et qui peuvent ainsi fournir directement des données quantitatives. Dr Adam Hartland à l'Université de Waikato à Hamilton, La Nouvelle-Zélande a dirigé cette partie du travail.

Étalonner

Il a découvert des molécules connues sous le nom de complexes organométalliques pour lesquelles il est possible de quantifier de manière très détaillée comment elles changent dans les roches des grottes en réponse à la température. L'astuce sera de calibrer ce proxy, de sorte que nous pouvons dire qu'une mesure d'une certaine quantité du complexe signifie une certaine température. "Nous savons comment faire cela, mais nous ne l'avons pas encore tout à fait fait, " a déclaré le Dr Breitenbach.

Mais qu'est-ce que tout cela a à voir avec l'avenir ? Bien, la récolte d'informations sur le passé est cruciale pour répondre aux questions sur ce qu'il adviendra des précipitations et de la température face à l'urgence climatique. Prenez El Niño–Oscillation Australe (ENSO), un régime météorologique qui affecte les températures des océans et déplace la pluie dans l'hémisphère sud avec des effets catastrophiques sur la pêche et l'agriculture.

À l'heure actuelle, nous avons une mauvaise compréhension de la façon dont ENSO a été affecté par le changement climatique dans le passé. Mais avec des spéléothèmes, on peut remonter le temps et regarder une période particulièrement chaude. "Nous pouvons voir combien de fois il y avait El Niños, à quel point étaient-ils forts, et où ont été leurs impacts les plus forts ? Ensuite, nous pouvons utiliser le passé comme une clé pour l'avenir, " a déclaré le Dr Breitenbach.