Regarder à l'intérieur d'une stalagmite, c'est remonter des dizaines de milliers d'années en arrière pour voir comment les modèles climatiques de la Terre ont façonné le monde dans lequel nous vivons aujourd'hui.

Comme les cernes des arbres, les stalagmites des grottes sont un portail vers une Terre préhistorique, et maintenant, les scientifiques de l'UNSW Sydney ont découvert qu'ils sont toujours fiables en tant que trackers temporels dans le monde entier.

Dans une enquête mondiale sur les propriétés de croissance des stalagmites réparties à travers le monde, les scientifiques ont découvert que si les fluctuations de croissance dues aux événements climatiques sont évidentes sur une période plus courte, la croissance des stalagmites sur des périodes plus longues (des dizaines de milliers d'années) est étonnamment linéaire.

"Notre nouvelle analyse globale montre que nous pouvons considérer la croissance des stalagmites comme un métronome et très constante sur des centaines et des milliers d'années, " dit le professeur Andy Baker, École de biologie de l'UNSW, Sciences de la Terre et de l'Environnement.

"Parfois des événements météorologiques extrêmes peuvent perturber ce métronome pendant quelques années, rendre la croissance un peu plus rapide ou plus lente, et nous pouvons l'utiliser pour explorer les variations climatiques.

"Mais en général, La croissance des stalagmites est prévisible et c'est cette propriété unique qui les rend si précieuses pour les chercheurs.

Stalagmites, qui poussent du sol des grottes lorsque l'eau s'égoutte des stalactites au plafond de la grotte, sont le résultat de produits chimiques transportés par l'eau en solution qui se transforme en forme solide dans la grotte. Ils sont construits par des couches de cristaux de calcite, qui peuvent être parfaitement empilés les uns sur les autres si rien ne perturbe la croissance.

"Mais en réalité, il y a beaucoup de perturbations dans les grottes, " dit le professeur Baker.

"De minuscules particules du sol au-dessus et des oligo-éléments de produits chimiques peuvent perturber l'empilement pour créer des pores entre les cristaux en croissance ou même modifier légèrement leur forme dans la morphologie - ou le tissu - des cristaux en croissance."

Croissance régulière

Les scientifiques ont utilisé des stalagmites comme jauges de différentes parties des conditions de la planète au cours des millénaires depuis un certain temps, mais si toutes les stalagmites poussaient de la même manière dans des grottes de conditions climatiques différentes restait inconnue jusqu'à présent.

"Avant cette analyse, nous n'avions pas de preuves que les stalagmites ne se trouvent que dans les régions à précipitations saisonnières, il n'était pas non plus évident que le taux de croissance des stalagmites est relativement stable dans le temps et qu'il s'agit d'une propriété omniprésente, " dit le professeur Baker.

"Ce que nous avons appris, c'est que pour qu'un signal environnemental soit préservé dans les variations d'épaisseur des lames de stalagmites, une perturbation importante des conditions météorologiques est nécessaire, comme des années humides ou sèches prolongées associées à El Niño ou La Niña.

« Mais dans les régions où il y a une saisonnalité des précipitations, le taux de croissance constant à long terme des stalagmites laminées offre une capacité inégalée de construction chronologique précise."

Les chercheurs ont découvert qu'entre différents endroits dans le monde, les climats plus chauds ont eu tendance à augmenter la croissance des stalagmites au fil du temps, tandis que les climats plus froids ont vu leur croissance ralentie.

Mais la recherche a montré que la majorité des échantillons de stalagmites, quel que soit le lieu, a suivi une croissance linéaire sur une échelle de temps de dizaines de milliers d'années.

"La 'stalagmite moyenne mondiale' a augmenté de hauteur d'environ un mètre au cours des 11 dernières 000 ans, " dit le professeur Baker.

Instantané du passé

L'analyse de la façon dont les lames sont organisées peut aider les scientifiques à lire les conditions environnementales et les événements météorologiques d'un passé lointain. Dans les climats saisonniers, ces changements dans le tissu peuvent se produire à intervalles réguliers, produisant des couches qu'ils appellent « stalagmites laminées annuellement ». Mais lorsque des événements météorologiques extrêmes se produisent, comme c'est le cas avec le phénomène d'oscillation australe El Niño/La Niña impliquant des méga-sécheresses, feux de brousse et inondations, les variations d'épaisseurs des lames de stalagmites peuvent fournir des indices vitaux.

"Nous pouvons utiliser d'autres preuves chimiques dans les stalagmites pour obtenir des enregistrements des changements environnementaux passés, et savoir exactement quand cela s'est produit, " dit le professeur Baker.

"Par exemple, à l'UNSW, nous reconstituons pour la première fois des histoires d'incendie à partir de stalagmites de grottes. Travailler en Australie-Occidentale, et en utilisant des stalagmites qui ont ces lames continues et une croissance régulière, nous pouvons identifier la fréquence à laquelle des incendies se sont produits dans le passé à partir des traces laissées par la partie soluble des cendres des feux de brousse qui sont transportées vers la stalagmite par les gouttes d'eau."

Les chercheurs disent qu'ils ont encore une compréhension limitée sur la façon dont les cristaux se développent dans chaque lame, ainsi, de futures études pourraient étudier la structure interne des lames et les mécanismes de croissance cristalline impliqués.

L'analyse, "Les propriétés des stalagmites annuellement laminées-Une synthèse globale, " a été publié dans le numéro d'avril de Avis sur la géophysique journal.