Platin giver bevis for gamle vulkanrelaterede klimaændringer, siger undersøgelse

Supervulkaner er et af Moder Naturs mest dødbringende fænomener, og når de bryder ud, de kan ændre klimaet på hele planeten.

For at få et indblik i, hvordan fremtidige katastrofale vulkanske begivenheder kan ændre vores liv, forskere ved University of Cincinnati gravede dybt ned i fortiden for at finde nye beviser for vulkansk relaterede klimaændringer.

Resultaterne af undersøgelsen er offentliggjort i juli-udgaven af Naturvidenskabelige rapporter med titlen "Positive platinanomalier ved tre vulkanske begivenheder i sen holocæn høj størrelse i sedimenter på den vestlige halvkugle."

"Vi så på platinpartikler som en indikator for, hvor langt vulkansk aske har rejst, " siger Kenneth Tankersley, UC-lektor i antropologi og geologi og hovedforfatter på undersøgelsen.

"Alder på sedimentet indeholdende platin tillod vores tværfaglige team af antropologer, geologer, geografer og biologer for direkte at udpege radikale ændringer i klimaet for otte forskellige arkæologiske steder på den vestlige halvkugle til tre store katastrofale vulkaner fra begyndelsen af ​​den lille istid og middelalderens opvarmning. Den seneste dateres til det 18. århundrede."

Hvorfor er dette vigtigt? Tankersley siger, at forskerne håber, at undersøgelser som dette kan hjælpe verden med at forberede sig bedre til det næste store udbrud. Som han siger, "Det er ikke 'hvis' disse katastrofale vulkanske begivenheder vil vende tilbage, det er 'hvornår'."

For eksempel, Tankersley forklarer, at Eldgjá-udbruddet (CE 934) producerede så meget støv i atmosfæren, det filtrerede nok sol og varme til at sænke de globale temperaturer betydeligt i et par år. Det, der fulgte, var strenge vintre, der bidrog til hungersnød, epidemier, og tab af mange menneskeliv. Over 900 år senere fik en vulkansk begivenhed på stillehavsøen Krakatoa, at Cincinnati fik en ekstrem kold vinter og en meget kølig sommer i slutningen af ​​1800-tallet.

Ikke alle eksplosive vulkanudbrud resulterer i den globale fordeling af partikelspredning, såsom den seneste Kilauea-vulkan på Hawaii. Imidlertid, ifølge Tankersley, der er en klar sammenhæng mellem væsentlige ændringer i klimaforholdene uden for almindelige klimacyklusser og de vulkanske begivenheder af høj størrelse, der er udforsket i denne forskning.

Platin værdi

En nøglespiller i denne undersøgelse er Platinum. Ifølge forskerne, det sjældne grundstof forekommer ikke naturligt på jordens overflade. Det sker kun efter et kosmisk nedslag som en meteor, asteroide eller et stykke af en komet rammer jorden.

Eller, som i dette tilfælde, platin afsløres, når vulkansk aske spyr fontæner af glødende lava og cow-pie-formede smeltede stenbomber. De resulterende askeskyer indeholder fine platinpartikler, beviser for de vidtrækkende virkninger af store vulkanudbrud.

Undersøgelsen så på sedimentprøver fra otte arkæologiske steder på den vestlige halvkugle i Ohio-dalen, det amerikanske sydvest, Caribien og Maya-lavlandet i Guatemala.

De tværfaglige forskere fra hele UC's campus og Kongju National University var i stand til med succes at forbinde de radikale klimaændringsmønstre fra hvert af disse steder til en eller flere af tre vulkanske begivenheder i høj størrelse, inklusive Eldgjá-vulkanen (CE 934) og Laki-vulkanen (CE). 1783) i Island og Kuwae-vulkanen på øen Vanuatu ud for det østlige Afrikas kyst (CE 1452).

Alle tre katastrofale vulkanudbrud skete inden for de sidste 1, 000 år eller det sene holocæn – den geologiske periode, vi lever i i øjeblikket.

Daterende sediment

Blandt UC's forskerhold er førsteårs antropologistuderende Dominique Sparks-Stokes, som hentede dybe sedimentprøver fra to af Ohio Valley-steder og identificerede botaniske rester til radiocarbondatering.

Efter at have drillet karboniserede planter ud fra de dybe kerneprøver, Sparks-Stokes og forskerne var i stand til at tælle antallet af kulstofatomer – en proces, som Tankersley siger, hjælper geokronologer med at sætte en præcis dato på, hvor de er i kernen.

I laboratoriet, Sparks-Stokes fungerer på bakker fyldt med sandfarvet støv og flager. "Se de små funklende partikler i dette støv, der ligner skinnende sand? Meget af det skinnende materiale er kvarts, feldspat og glimmer fra vulkansk støv bevaret i det bagte keramik.

"Vi har perfekte forhold i disse lommer og beskyttede miljøer, hvor vind har ringe virkning fra erosion, " tilføjer Sparks-Stokes, med henvisning til synkehullerne i Serpent Mound og Wynema-stedet i Ohio Valley-områderne.

"Vi daterede de bevarede sedimenter indeholdende platin og sammenlignede disse datoer med vulkansk aktivitet på den vestlige halvkugle fra samme æra og associerede det med uregelmæssige klimaændringsmønstre i løbet af den tid som følge af disse vulkanske begivenheder."

At identificere platinpartikler i gammel vulkansk aske er det første skridt. Datering af sedimentet ved hjælp af geokronologi er det næste, det er her UC-geologen Lewis Owen kommer ind.

"Ud over radiocarbon-datering, Owen tilføjede sin optisk stimulerede luminescensekspertise til en suite af videnskabelig teknologi, vi kalder kronometrisk datering, " bemærker Tankersley. "Vi sammenlignede disse fund med vores typologisk og tidsmæssigt karakteristiske artefakter, som gjorde det muligt for os at fastlægge vulkanske begivenheder, der allerede var kendt fra disse epoker i tiden."

Mellem en sten og et "varmt" sted

Regelmæssige vulkaner udsender millioner af kubikfod aske og affald over en hel stat. Men som Tankersley påpeger, supervulkaner kan ødelægge et helt kontinent, og halvdelen af ​​Jordens supervulkaner skete i Nordamerika.

Det sidste store udbrud skabte en mini-istid, der førte til dramatiske klimaændringer. Den største påvirkning fra en anden katastrofal begivenhed ville komme måneder efter eksplosionen, imidlertid, da det mest dødelige resultat af disse begivenheder ikke så meget er asken, der falder til jorden, men de gasser, der bliver i luften, tilføjer Tankersley.

"Eksplosive vulkaner blæser materialer op i stratosfæren, " forklarer forskerteammedlem Warren Huff, UC professor emeritus i geologi. "Eksplosionen frigiver svovldioxidgas, som omdannes til svovlsyre-aerosoldråber, der derefter rejser gennem jordens atmosfære på vindstrømme.

"Mere end 200 millioner tons svovldioxid, stødt op i luften og spredt over hele verden af ​​stratosfæriske vinde, kan producere et slør, der dækker jorden, der skærer meget af sollyset ud. Når skyggen dæmper varmen fra solen i lange perioder, afkøles jorden."

Vulkanologer finder i øjeblikket en aktiv supervulkan, der brygger under 3, 400 kvadratkilometer af beskyttet vildmark i det nordvestlige Wyomings Yellowstone National Park. Den er eksploderet flere gange mellem 2,1 millioner år og 830, 000 år siden.