गुफाएं अब वैज्ञानिकों को प्राचीन वन्यजीवों की मदद करने में मदद कर सकती हैं

योंडरुप गुफा के अंदर, पर्थ, ऑस्ट्रेलिया से 12 मील उत्तर में, पॉलीन ट्रेबल समय के माध्यम से यात्रा कर रहा है। भौतिक विज्ञान के नियमों को झुकने के बजाय, शोधकर्ता स्टैलेग्माइट्स और स्टैलेक्टाइट्स के अंदर पृथ्वी के अतीत के रिकॉर्ड की जांच कर रहा है - छत से उत्तरार्द्ध और भूतल से भूतपूर्व - एक साथ स्पेलोथेम्स कहा जाता है।

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गुफाओं के ये प्रतिष्ठित भाग तब बनते हैं, जब पानी अपने साथ खनिजों को ले जाते हुए, सबट्रेनियन माव में गिरता है। तरल खनिजों को पीछे छोड़ देता है, जैसे आपके शॉवर से पानी टाइल पर जमा होता है, और कुछ पानी खनिज क्रिस्टल के बीच फंस जाता है। सदियों से, यह सुंदर पट्टिका एक समय कैप्सूल बन जाती है: प्रत्येक खनिज परत रासायनिक सुराग, या समीपता रखती है, यह बताने के लिए कि किसी विशेष युग के दौरान जमीन के ऊपर क्या चल रहा था। आपके द्वारा देखे जाने वाले स्पेलोटेम के मध्य के करीब, जितनी बार आप देख रहे हैं, उतनी दूर।

ऑस्ट्रेलियन न्यूक्लियर साइंस एंड टेक्नोलॉजी ऑर्गनाइजेशन के ट्रेबल जैसे वैज्ञानिक, प्राचीन गुफाओं और जलवायु और मौसम के पैटर्न में बहने के लिए इन गुफा-शंकु की रचनाओं का उपयोग करना सीख रहे हैं। उम्मीद केवल अतीत को समझने की नहीं है, बल्कि हमारे भविष्य की संभव झलक पाने की भी है।

अब ट्रेबल और उनके सहयोगियों ने पाया है कि गुफा निर्माण प्राचीन वन्यजीवों के रिकॉर्ड भी पकड़ते हैं - और यह एक समस्या प्रस्तुत करता है। आग का संकेत जलवायु स्थितियों में बदलाव के लिए एक प्रमुख प्रॉक्सी की तरह दिखता है, जिसका अर्थ है कि वैज्ञानिक अधिक वैश्विक प्रभावों के लिए स्थानीय व्यवधानों की तरह गलत हो सकते हैं।

ट्रेबल कहते हैं, "वास्तव में इसे लोगों के ध्यान में लाने की जरूरत है।" "नहीं तो उन लोगों की गलतफहमी बढ़ने की काफी संभावना है।"

ट्रेबल प्राचीन आग का पता लगाने के लिए बाहर सेट नहीं था। गुफा की वर्षा की जानकारी निकालने और जीवाश्म रिकॉर्ड में जोड़ने की उम्मीद में उसने योंडरुप की यात्रा की। ट्रेबल कहते हैं, "एक स्पष्ट संकेत होना चाहिए था, अन्य गुफाओं में अन्य वैज्ञानिक स्पेलुन्कर्स की तरह एक संकेत। लेकिन, रहस्यमय तरीके से, वहाँ नहीं था।

समस्या यह थी कि वे अन्य गुफाएँ उत्तरी गोलार्ध के समशीतोष्ण भागों में स्थित थीं। पश्चिमी ऑस्ट्रेलिया में, जलवायु सूख गई, अधिक भूमध्यसागरीय। उसकी गुफा में संकेत की अजीब कमी के साथ, वह सोचने लगी कि शायद समशीतोष्ण वैज्ञानिकों ने जो प्रयोग किया था, वह नीचे अनुवाद नहीं हुआ था।

लेकिन फिर उसने जंगल की आग पर विचार किया जिसे उसने याद किया था कि वह फरवरी में गुफा के ऊपर धधक गई थी। इसने स्पेलोथेम्स को कैसे बदला होगा? एन्कोडेड फायर कैसा दिखेगा? और इसके स्पेलोटेम सिग्नल बारिश से एक मुखौटा कर सकते हैं?

उसने उस प्रोजेक्ट को न्यू साउथ वेल्स विश्वविद्यालय के स्नातक गुरिंदर नागरा को सौंप दिया। उन्होंने ट्रेबल और उनके सहयोगी एंडी बेकर के साथ काम किया, ताकि यह पता चले कि आग उन जमीनों को कैसे प्रभावित करती है जो वे जलाते हैं और उन प्रभावों को गुफाओं में टपकता है।

वैज्ञानिकों ने इन कैथेड्रल जैसी संरचनाओं का डेटा ऑस्ट्रेलिया में योंडरुप गुफा से लिया। (एंडी बेकर)

ऑक्सीजन एक महत्वपूर्ण भविष्यवाणियों में से एक है जिसका उपयोग वैज्ञानिक अतीत को पुनर्निर्मित करने के लिए करते हैं - विशेष रूप से, आइसोटोप ऑक्सीजन -18 और ऑक्सीजन -16 के बीच बदलते अनुपात। व्यापक अर्थ में, वर्षा जल में समुद्री जल की तुलना में अधिक ऑक्सीजन -16 होता है क्योंकि वह समस्थानिक हल्का होता है, इसलिए वह समुद्र से अधिक आसानी से वाष्पित हो जाता है, बादलों में अपना रास्ता खोजता है और फिर वापस पृथ्वी पर गिर जाता है। गर्म तापमान, अधिक ऑक्सीजन -18 वाष्पित हो सकता है, और-और अधिक पानी वाष्पित हो जाता है, जिसका अर्थ है कि विश्व स्तर पर वर्षा की मात्रा बढ़ जाती है।

लेकिन गुफाओं और विभिन्न जलवायु क्षेत्रों में दिखाई देने वाले अनुपातों में पढ़ना सरल नहीं है, और उनका सटीक अर्थ दुनिया भर में भिन्न होता है।

ट्रेबल कहते हैं, "दक्षिण-पश्चिम ऑस्ट्रेलिया में, [ऑक्सीजन] वर्षा का अनुपात दो चीजों से संबंधित है: वर्षा की घटनाओं की तीव्रता और वायुमंडलीय परिसंचरण में परिवर्तन, " एक खोज, जिसे उन्होंने 20 वीं शताब्दी की वर्षा की घटनाओं और आधुनिक काल को देखते हुए सत्यापित किया है। stalagmite रिकॉर्ड। ऑस्ट्रेलिया के उस हिस्से के लिए, ट्रेबल ने पाया है कि प्रकाश की तुलना में एक उच्च अनुपात-अधिक भारी ऑक्सीजन-का मतलब है कम भारी वर्षा, या दक्षिणी गोलार्ध की तेज हवाओं में बदलाव।

पेचीदगियों को जोड़ते हुए, ऐसा लगता है कि ऑक्सीजन का अनुपात भ्रमित करने के लिए संवेदनशील हो सकता है क्योंकि यह जलवायु के लिए है। दोनों के संदेश स्पेलोथॉम्स में मिश्रित होते हैं, और अब तक कोई भी इसे नहीं जानता था।

जब एक सूखे क्षेत्र से आग निकलती है, तो वह वनस्पति को मारता है या मारता है। उन हताहतों ने वाष्पोत्सर्जन और वाष्पीकरण की दरों को बदल दिया है - कैसे पानी पौधों की जड़ों से होकर उनकी पत्तियों तक चला जाता है और फिर वाष्प के रूप में हवा में छलांग लगा देता है। वनस्पतियों के उतार-चढ़ाव और राख के कारण, मृदा रोगाणु भी शिफ्ट हो जाते हैं, जैसे मैग्नीशियम, कैल्शियम, पोटेशियम और सोडियम जैसे तत्वों का स्तर। यह पहले की तुलना में ज़मीन का रंग काला हो गया है, जिससे यह सूरज से अधिक विकिरण को अवशोषित करता है।

जब पानी काला, बेजान जमीन से होकर बहता है, तो यह परिवर्तित वातावरण का सबूत इकट्ठा करता है, और यह संकेत गुफाओं में जमा हो जाता है। तब सवाल यह हो गया कि क्या बदलते मौसम के संकेतों से आग के संकेत को विच्छिन्न किया जा सकता है? अगस्त 2005 से मार्च 2011 तक की साइटों के द्वैमासिक माप का उपयोग करके, पता लगाने के लिए नागरा ने गुफा के आंकड़ों में गहराई से खोदा, एक विश्लेषण जिसमें स्पेलोथेम्स पर आग की उंगलियों के निशान का पता चला।

2009 में पर्थ, ऑस्ट्रेलिया के बाहर के क्षेत्र में एक जंगल की आग सुलगने लगी। (थॉर्स्टन मिल्स / रॉबर्टहेडिंग / कॉर्बिस)

आग के बाद का पानी पोटेशियम और सल्फेट में अधिक क्लोरीनयुक्त और समृद्ध था, टीम दिसंबर में अमेरिकी भूभौतिकीय संघ सम्मेलन में प्रस्तुत परिणामों में रिपोर्ट करती है, और अब जल विज्ञान और पृथ्वी प्रणाली विज्ञान की समीक्षा के तहत। सबसे महत्वपूर्ण बात, उन्होंने देखा कि आग ने ऑक्सीजन आइसोटोप अनुपात को भी बढ़ा दिया है - जो कि पिछले जलवायु अध्ययनों के पारंपरिक मानक - 2 हजार प्रति हजार से अधिक है।

ऐसा प्रतीत होता है कि एक छोटा सा परिवर्तन वास्तव में लगभग 2.6 मिलियन वर्ष पहले से लेकर वर्तमान तक के सबसे बड़े जलवायु उतार-चढ़ाव के बराबर है। वैज्ञानिकों ने जो टीम खोजी है, वह आक्सीजन रेशियो को गलत तरीके से फैला सकती है क्योंकि वे वास्तव में बड़ी लपटें देख रहे हैं।

यूनिवर्सिटी के कॉलेज डबलिन के फ्रैंक मैकडरमॉट का कहना है कि जलवायु परिवर्तन की सही व्याख्या करने से वैज्ञानिकों को वर्तमान में आए बदलावों को संदर्भ में बदलने में मदद मिलती है, जैसे कि अतीत में ग्रह की प्राकृतिक परिवर्तनशीलता की दर। और वैज्ञानिक अतीत और वर्तमान के और अधिक सटीक मॉडल बनाने के लिए और भविष्य के लिए बेहतर अनुमान बनाने के लिए पेलियोक्लाइमेट डेटा का उपयोग करते हैं।

"अगर हम जानते हैं कि अतीत में जलवायु कैसे बदल गई है - तो पिछले कुछ हजार वर्षों में कहें - हम वर्तमान समय से एक जलवायु मॉडल को पीछे की ओर चला सकते हैं ... और फिर जाँचें कि क्या मॉडल ज्ञात पिछले जलवायु परिस्थितियों को पुन: पेश करने का प्रबंधन करता है, " कहते हैं।

टीम के अध्ययन से पता चलता है कि दुनिया के बारे में इस तरह के सामान्यीकरण करने से पहले एक गुफा को एक व्यक्तिगत प्रणाली के रूप में समझना कितना महत्वपूर्ण है - एक अच्छी रणनीति चाहे आप लोगों या भूमिगत कक्षों का अध्ययन कर रहे हों।

"संक्षेप में, वैज्ञानिक को गुफा प्रणाली और यहां तक ​​कि ड्रिप-वॉटर सिस्टम को समझने की कोशिश करनी चाहिए, जिसमें से उसके सूक्ष्मजीव को अधिक सूक्ष्म परिवर्तनों की ठीक से व्याख्या करने के लिए नमूना लिया गया है, " मैकडरमॉट कहते हैं।

सिएटल में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के ग्रेग हकीम की अगुवाई वाली एक परियोजना वर्तमान में उन मॉडलों में ऑक्सीजन-आइसोटोप मापों के राष्ट्रीय महासागरीय और वायुमंडलीय प्रशासन (एनओएए) डेटाबेस को शामिल कर रही है, ताकि वे ठीक से जांच कर सकें। और यही वह जगह है जहाँ नए निष्कर्ष मदद कर सकते हैं।

बेकर कहते हैं, "स्थानीय कारकों से प्रभावित होने वाले लोगों को बाहर निकाल दिया जाता है।" अब, वैज्ञानिक शायद उन गुफाओं को बाहर निकाल सकते हैं जिन्हें जला दिया गया है।

योंडरुप गुफा के पास एक जंगल की आग के छह महीने बाद नए पौधे उग आए थे। (पॉलिन ट्रेबल)

उसी NOAA डेटाबेस और नागरा के नए परिणामों का उपयोग करते हुए, जीवाश्म विज्ञानी भी एक क्षेत्र के अग्नि इतिहास को फिर से बनाने में सक्षम हो सकते हैं। "आप शायद इसे [ऑक्सीजन आइसोटोप माप के साथ] खुद से नहीं कर सकते हैं, लेकिन अन्य चीजों के साथ जो कि वे कैसे प्रभावित होते हैं, इसके संदर्भ में अधिक पृथक होंगे, " नागरा ने कहा।

इसका मतलब है कि इस तरह के काम के लिए आग के एक सच्चे फिंगरप्रिंट की जरूरत होती है - जो वास्तव में अद्वितीय है। ट्रेबल का कहना है कि समाधान धातुओं का पता लगा सकता है। ऑक्सीजन डेटा के साथ संयुक्त, वे एक मजबूत अग्नि-इतिहास समयरेखा बना सकते हैं। यह रिकॉर्ड, विशेष रूप से इस अध्ययन में लोगों की तरह शुष्क क्षेत्रों में, अक्सर जलवायु की कहानी में एक सबप्लॉट है। हम देखते हैं कि अब, सूखे, उच्च तापमान, लंबे समय तक गर्म मौसम और बड़े तूफानों के कारण अमेरिकी पश्चिम में जंगल की आग बढ़ रही है।

ट्रेबल का कहना है, "ऑस्ट्रेलियाई गुफाओं के साथ, " हम उन प्रक्रियाओं को संकीर्ण बनाने की कोशिश कर रहे हैं कि कैसे उन प्रक्रियाओं को दीर्घावधि में युग्मित किया जाता है, और हम किस प्रकार के प्रभाव को देख सकते हैं।

वैज्ञानिकों को यह भी देखने की उम्मीद है कि भविष्य की आग स्थानीय पारिस्थितिकी और गुफाओं को कैसे प्रभावित करेगी, यही वजह है कि ऑस्ट्रेलियाई अनुसंधान परिषद ने इस अध्ययन को वित्त पोषित किया। नागरा और उनके सलाहकारों ने पर्यावरण और विरासत कार्यालय के साथ मिलकर काम किया, जो ऑस्ट्रेलिया के राष्ट्रीय उद्यानों का प्रबंधन करता है।

बेकर कहते हैं, "न्यू साउथ वेल्स में, हमारे पास एक राज्य की नीति है जहां उन्होंने राष्ट्रीय संरक्षित क्षेत्रों में गुफाओं या करस्ट के जलने को नियंत्रित या निर्धारित नहीं किया है, क्योंकि उन्हें नहीं पता था कि इसका क्या प्रभाव पड़ेगा।" “एहतियात बरतने के लिए, उनके पास आग नहीं थी। हो सकता है कि हम उन्हें पर्याप्त सबूत दे सकें कि अगर वे सर्वोत्तम हित में हैं तो वे पॉलिसी बदल सकते हैं। ”