I høje Sierra, rester af istiden fortæller en fortælling om fremtidens klima

Aaron Putnam sidder og stopper en kampesten højt i Sierras i det centrale Californien, bankede væk med hammer og mejsel for at chippe en prøve af istidens historie. Hver klump sten er et stykke af et stort puslespil:Hvordan opførte vores klimasystem sig sidste gang, det varmede op, som det gør i dag?

Klædt i en baseball kasket, beskyttelsesbriller, grå vandreshorts og en Mainers klassiske sort-og-rød-tjekket uldjakke, Putnam holder pause efter flere slag for at trække vejret og hvile armen. Hætten, fra et helikopterturfirma, er en souvenir fra en anden isekspedition, til New Zealand. Sidste sommer, han var i Mongoliet. Her, kl. 11, 000 fod, luften er tynd, skarp og klar, himlen levende blå. Skarpe bjerge omslutter hans sted. Hvide pletter langs de høje skråninger markerer de faldende snefelter i august. Den kampesten, han er på, er på størrelse med en lille bil, og sidder på en glacial moræn, en stenryg, der blev efterladt for tusinder af år siden af ​​tilbagetrækning af is. Nedenunder kan du høre det lave sus af vandløb, der kaskader ned fra højt over, fodre en faldende streng af blå puljer herunder:Baboon Lakes.

Hvor landskabet nivellerer, smeltevandet nærer frodige grønne enge, der er oversået med vilde blomster. De samme vandløb, der flyder fra den smeltende sne og is i de høje Sierras, hjælper også med at forsyne millioner af mennesker i Californien og Nevada med vand.

Måske for hundrede tusinde år siden, en massiv gletsjer bygget af mange års ophobning af snefald, der langsomt vendte frem mod sletten langt mod øst, opsamling af klipper og andet affald undervejs og til sidst dækker de fleste af disse bjerge. Dette var starten på den sidste istid, når iskapper spredte sig over en stor del af Nordamerika (herunder hvad der nu er New York City), og gletsjere spredte sig gennem disse bjerge. Derefter, starter måske 15, 000 år siden her, isen begyndte at trække sig tilbage, faldende sten fra dets smeltende ansigt, da det trak sig tilbage.

"Bare geologien antyder, at der skete noget stort, og det skete så hurtigt, at isen ikke kunne opnå en ligevægt, før det meste af opvarmningen var udført, sagde Putnam, en isgeolog fra University of Maine, der også fungerer som adjunger ved Lamont-Doherty Earth Observatory ved Columbia University.

"I andre dele af verden har vi fundet ud af, at opvarmningshastighederne fra den sidste istid svarer til den opvarmning, vi ser i dag, når drivhusgasemissionerne stiger, "tilføjede han." Og så er det et vigtigt globalt eksperiment, der forsøger at lære os, hvordan klimasystemet reagerer på opvarmning. Og jeg tror, ​​at denne dal rummer nogle af hemmelighederne ved det mysterium. "

Arbejder langs morænens kamme i denne dal, Putnam og hans kolleger vil indsamle en registrering af, hvornår og hvor hurtigt isen trak sig tilbage. Kombineret med anden forskning om regionens klimahistorie, Putnam sagde, det endelige mål er at "bruge den største opvarmning i vores historie som et middel til at kalibrere vores forståelse af, hvordan snesække kan blive mindre med fremtidig opvarmning og påvirke, hvordan de nedstrøms vandressourcer, der fodrer Los Angeles og andre samfund, kan blive påvirket."

På tidspunktet for deres besøg, i august 2016, Californien var i klemme af en flerårig tørke, der tvang nedskæringer i landbruget og stramme restriktioner på husholdningens vandforbrug. Siden da, de seneste storme har givet megen lettelse, og opbyggede sneerne, der hjælper med at levere vand i løbet af det tørre forår og sommer. Men det større spørgsmål er, om sådanne tørke vil komme over Californien oftere, og holder længere.

Putnams arbejde er en del af et forsøg på at studere gletsjere rundt om i verden - i Europas alper, Himalaya, Mongoliet, Patagonien, New Zealand. Mange er gået tilbage i årtier nu. Hvad er forholdet mellem temperatur og gletschernes omfang? Hvordan er forskellige dele af kloden forbundet via klimasystemer, hvad der får grundlæggende klimamønstre til at bevæge sig rundt, hvor følsom er is for ændringer i CO2?

"Vi er nødt til at forstå de interhemisfæriske klimamønstre, "sagde Joerg Schaefer, en isgeolog ved Lamont-Doherty, der arbejder med Putnam. "Vi påvirker klimaet i øjeblikket, som ingen geologisk variabilitet nogensinde har gjort med hensyn til ændringernes hastighed. Det er så hurtigt. Og for at kunne forstå, hvordan den arktiske havis er forbundet med monsuner, hvordan den nordlige halvkugle er forbundet med den sydlige halvkugle, hvordan den intertropiske konvergenszone bevæger sig rundt, når du opvarmer den nordlige halvkugle så meget som vi gør i øjeblikket ... den eneste måde, du skal forklare det på eller for at forstå det, er at gå tilbage og forstå disse interhemisfæriske forbindelser. "

Putnams arbejde er baseret på en relativt ny teknik kaldet Beryllium 10 overfladeeksponering dating. Klipper faldt af gletscheren og udsat for himlen bombarderes med kosmiske stråler, der tvinger en kemisk reaktion, der producerer isotopen Beryllium 10. Over tid, at isotopen ophobes i klippen.

Kampesten efter kampesten, Putnam og hans team - Ben Hatchett fra Desert Research Institute i Nevada og Adam Hudson fra U.S. Geological Survey i Denver - chipper og borer stykker sten væk. De måler kampestenene, Find dem ved hjælp af en bip -GPS -enhed, og opbevar prøverne i omhyggeligt mærkede canvasposer.

På Schäfer's laboratorium i Lamont-Doherty, prøverne vil blive nedbrudt og reduceret til bare Beryllium 10. Derefter på Lawrence Livermore National Laboratory i Californien, teknikere vil tælle atomerne, som vil afsløre, hvor længe et bestemt stykke sten var blevet udsat for solen - med andre ord, da den blev afdækket af den tilbagetrækende is.

For at "kalibrere" disse målinger, et hold, der ledsager Putnam på denne seks dages campingekspedition, ledet af Scott Mensing fra University of Nevada-Reno, tager kerneprøver fra bunden af ​​Baboon Lakes. De vil lede efter de tidligste tegn på organisk materiale - tegn på det liv, der opstod i isens kølvandet. Radio-kulstof-datering af dette materiale hjælper med at bekræfte Beryllium 10-dateringen.

Den tidlige konklusion fra lignende arbejde udført rundt om i verden er dyster. "Første ordre, gletsjerne gjorde, hvad CO2 gjorde, "Sagde Schaefer. Dette er stadig en hypotese, der kræver yderligere test, han sagde, "men hvis det holder ... ville dette have dramatiske virkninger" ikke kun på gletsjere, men også de store indlandsis på Antarktis og Grønland.

"Hvis is er så virkelig reguleret af CO2, så skulle vi helt sikkert se den virkelighed i øjnene, at vi allerede har forpligtet os til absurde mængder havstigning, " han sagde.

Bjerggletsjere spiller en meget mindre rolle i havstigningen end polarisen. Men at miste dem ville stadig have dramatiske konsekvenser for de samfund, der bor i nærheden, Sagde Schaefer.

"Vi har et projekt i Bhutan i Himalaya, hvor stort set hele dette lands økonomi er afhængig af vandkraft, som de sælger til Indien, og vandkraften afhænger af gletsmeltningen, når monsunen ikke er der, "Sagde Schaefer. Selvom der er masser af smeltevand i dag, isen krymper så hurtigt, at "snart vil de ikke have vand. Det er ikke i nogen teknisk eller økonomisk model i disse regioner."

Han bemærkede, at Schweiz vender sig til vandkraft, også, at udskifte atomkraftværker.

"Disse forudsigelser er ikke baseret på realistiske klima- og gletsjerændringsscenarier, "sagde han. Undersøgelsen, Putnam og andre foretager sig i den dybe fortid i vores klima, kan have en direkte indflydelse på vores forudsigelser om fremtidigt klima, og dens indvirkning på vandforsyningen, energiproduktion og vores økonomier.

"Så det er virkelig en direkte forbindelse fra grundlæggende paleo -forskning til energi - det er penge, "Sagde Schaefer.