Aaron Putnam zit op een rotsblok hoog in de Sierras van centraal Californië, met hamer en beitel weg te slaan om een ​​staaltje ijstijdgeschiedenis uit te hakken. Elk stuk steen is een stukje van een enorme puzzel:hoe gedroeg ons klimaatsysteem zich de laatste keer dat het opwarmde zoals het nu doet?

Gekleed in een baseballpet, veiligheidsbril, grijze wandelbroek en een klassieke zwart-en-rood-geruite wollen jas van Mainer, Putnam pauzeert na verschillende slagen om adem te halen en zijn arm te laten rusten. De pet, van een helikoptertourbedrijf, is een souvenir van een andere glaciale expeditie, naar Nieuw-Zeeland. Vorige zomer, hij was in Mongolië. Hier, om 11 uur, 000 voet, de lucht is dun, helder en duidelijk, de lucht levendig blauw. Bergen met scherpe pieken wikkelen zich om zijn plek. Witte vlekken langs de hoge hellingen markeren de krimpende sneeuwvelden van augustus. De rots waar hij op staat is zo groot als een kleine auto, en zit op een gletsjermorene, een bergkam van rotsen die duizenden jaren geleden is achtergelaten door terugtrekkend ijs. Van beneden hoor je de lage stroom van stromen die van hoog naar beneden stromen, een dalende reeks blauwe poelen beneden voeden:Baboon Lakes.

Waar het landschap egaliseert, het smeltwater voedt weelderige groene weiden bezaaid met wilde bloemen. Deze zelfde stromen die uit de smeltende sneeuw en het ijs van de hoge Sierras stromen, helpen ook miljoenen mensen in Californië en Nevada van water te voorzien.

Misschien honderdduizend jaar geleden, een enorme gletsjer gebouwd door jaren van opeenhoping van sneeuwval, grond langzaam naar voren in de richting van de vlakte ver naar het oosten, onderweg rotsen en ander puin oppikkend en uiteindelijk de meeste van deze bergen bedekken. Dit was het begin van de laatste ijstijd, toen ijskappen zich over een groot deel van Noord-Amerika verspreidden (inclusief wat nu New York City is), en gletsjers strekten zich uit door deze bergen. Vervolgens, beginnend misschien 15, 000 jaar geleden hier, het ijs begon zich terug te trekken, stenen van zijn smeltende gezicht laten vallen terwijl het zich terugtrok.

"Alleen de geologie wijst erop dat er iets groots is gebeurd, en het gebeurde zo snel dat het ijs geen evenwicht kon bereiken totdat het grootste deel van de opwarming voorbij was, " zei Putnam, een glaciale geoloog van de Universiteit van Maine die ook dienst doet als adjunct bij het Lamont-Doherty Earth Observatory aan de Columbia University.

"In andere delen van de wereld hebben we ontdekt dat de opwarmingssnelheden uit de laatste ijstijd vergelijkbaar zijn met de opwarmingssnelheden die we vandaag zien terwijl de uitstoot van broeikasgassen toeneemt, " voegde hij eraan toe. "En dus is het een belangrijk wereldwijd experiment dat ons probeert te leren hoe het klimaatsysteem reageert op opwarming. En ik denk dat deze vallei enkele van de geheimen van dat mysterie bevat."

Werkend langs de morenenkammen van deze vallei, Putnam en zijn collega's zullen een record verzamelen van wanneer en hoe snel het ijs zich terugtrok. Gecombineerd met ander onderzoek naar de klimaatgeschiedenis van de regio, Putnam zei, het uiteindelijke doel is om "de grootste opwarming in onze geschiedenis te gebruiken als een manier om ons begrip te kalibreren van hoe de sneeuwlagen kunnen afnemen bij toekomstige opwarming en van invloed zijn op hoe de stroomafwaartse waterbronnen die Los Angeles en andere gemeenschappen voeden, kunnen worden beïnvloed."

Op het moment van hun bezoek, in augustus 2016, Californië was in de greep van een meerjarige droogte die dwong tot bezuinigingen in de landbouw en strenge beperkingen op het gebruik van huishoudelijk water. Vanaf dat moment, recente stormen hebben veel verlichting gebracht, en bouwde de sneeuw op die tijdens de drogere lente en zomer water helpt leveren. Maar de grotere vraag is of dergelijke droogtes Californië vaker zullen treffen, en langer meegaan.

Het werk van Putnam maakt deel uit van een poging om gletsjers over de hele wereld te bestuderen - in de Europese Alpen, de Himalaya, Mongolië, Patagonië, Nieuw-Zeeland. Velen zijn al tientallen jaren aan het terugtrekken. Wat is het verband tussen de temperatuur en de omvang van de gletsjers? Hoe zijn verschillende delen van de wereld met elkaar verbonden door klimaatsystemen, wat drijft fundamentele klimaatpatronen om zich te verplaatsen, hoe gevoelig is ijs voor veranderingen in CO2?

"We moeten de interhemisferische klimaatpatronen begrijpen, " zei Joerg Schäfer, een gletsjergeoloog in Lamont-Doherty die samenwerkt met Putnam. "We beïnvloeden het klimaat op dit moment zoals geen enkele geologische variabiliteit ooit heeft gedaan in termen van steilheid van veranderingssnelheid. Het is zo snel. En om te kunnen begrijpen hoe het arctische zee-ijs is verbonden met moessons, hoe het noordelijk halfrond is verbonden met het zuidelijk halfrond, hoe de intertropische convergentiezone beweegt wanneer je het noordelijk halfrond zo veel opwarmt als wij momenteel doen … de enige manier om dat uit te leggen of te begrijpen is om terug te gaan en deze interhemisferische verbindingen te begrijpen."

Het werk van Putnam is gebaseerd op een relatief nieuwe techniek genaamd Beryllium 10 oppervlaktebelichtingsdatering. Rotsen die van de gletsjer vallen en aan de lucht worden blootgesteld, worden gebombardeerd met kosmische straling die een chemische reactie forceren die de isotoop Beryllium 10 produceert. die isotoop hoopt zich op in het gesteente.

Steen voor steen, Putnam en zijn team - Ben Hatchett van het Desert Research Institute in Nevada en Adam Hudson van de U.S. Geological Survey in Denver - verspanen en boren brokken steen weg. Ze meten de keien, lokaliseer ze met behulp van een piepende GPS-eenheid en berg de monsters op in zorgvuldig geëtiketteerde canvaszakken.

In het laboratorium van Schaefer in Lamont-Doherty, de monsters worden afgebroken en teruggebracht tot alleen de Beryllium 10. Vervolgens in het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië, technici zullen de atomen tellen, die zal onthullen hoe lang een bepaald stuk steen aan de zon is blootgesteld - met andere woorden, toen het werd ontdekt door het terugtrekkende ijs.

Om deze metingen te "kalibreren", een team dat Putnam vergezelt op deze zesdaagse kampeerexpeditie, geleid door Scott Mensing van de Universiteit van Nevada-Reno, neemt kernmonsters van de bodem van de Baboon Lakes. Ze zullen op zoek gaan naar de vroegste tekenen van organisch materiaal - tekenen van het leven dat opkwam in het kielzog van het ijs. Radiokoolstofdatering dat materiaal zal de Beryllium 10-datering helpen bevestigen.

De vroege conclusie van soortgelijk werk dat over de hele wereld is uitgevoerd, is grimmig. "Eerste bestelling, de gletsjers deden wat de CO2 deed, " zei Schaefer. Dit is nog steeds een hypothese die verder moet worden getest, hij zei, "maar als dat zo is... zou dit dramatische gevolgen hebben" niet alleen voor gletsjers, maar ook de grote ijskappen op Antarctica en Groenland.

"Als ijs zo echt wordt gereguleerd door CO2, dan zouden we zeker de realiteit onder ogen moeten zien dat we ons al hebben verplicht tot absurde hoeveelheden zeespiegelstijging, " hij zei.

Berggletsjers spelen een veel kleinere rol bij de zeespiegelstijging dan de poolijskappen. Maar ze verliezen zou nog steeds dramatische gevolgen hebben voor de samenlevingen die in de buurt wonen, aldus Schäfer.

"We hebben een project in Bhutan in de Himalaya waar in feite de hele economie van dit land afhankelijk is van waterkracht die ze aan India verkopen. en de waterkracht is afhankelijk van de gletsjersmelt als de moesson er niet is, " zei Schaefer. Hoewel er tegenwoordig veel smeltwater is, het ijs krimpt zo snel dat "ze binnenkort geen water meer hebben. Dat staat in geen enkel technisch of economisch model in deze regio's."

Hij merkte op dat Zwitserland overgaat op waterkracht, te, kerncentrales te vervangen.

"Deze voorspellingen zijn niet gebaseerd op realistische scenario's voor klimaat- en gletsjerverandering, " zei hij. Het onderzoek dat Putnam en anderen doen naar het diepe verleden van ons klimaat kan een directe invloed hebben op onze voorspellingen van het toekomstige klimaat, en de impact ervan op de watervoorziening, energieproductie en onze economieën.

"Dus dat is echt een directe verbinding van elementair paleo-onderzoek naar energie - dit is geld, ’ zei Scheffer.