Begin augustus 2017, een team van wetenschappers van de Universiteit van São Paulo (USP), de Universiteit van Campinas (UNICAMP) in Brazilië en het Franse Development Research Institute (IRD) begonnen met het boren van boorgaten en het analyseren van sediment verwijderd uit de Colônia-krater, een depressie in de zuidelijke rand van de stad São Paulo, met een diameter van 3,6 km, diepten tot 450 m en een oppervlakte van 10,2 km ² . Hun doel was om de afgelopen 1 miljoen jaar van de biosfeer en het bioom van het Atlantisch regenwoud in dat gebied te reconstrueren.

"Ophoping van sediment was mogelijk in het hele Kwartair [de afgelopen 2,6 miljoen jaar] vanwege de komvorm. De 50 m sediment die we bemonsteren, zal records bevatten van de laatste 800, 000 tot 1 miljoen jaar, ", zegt André Oliveira Sawakuchi. Sawakuchi is lid van het projectteam en leidt het Gamma Spectrometry &Luminescence Laboratory van het Geoscience Institute van USP.

Apparatuur voor het lab werd gekocht met steun van de São Paulo Research Foundation (FAPESP), en dit lab is een van de faciliteiten waar de materialen zullen worden geanalyseerd. "De analyse zal worden gedaan in laboratoria bij USP en in landen als Zwitserland, Frankrijk, de Verenigde Staten en Duitsland, " zei Marie-Pierre Ledru, een onderzoeker bij IRD, die de coördinatie van het project deelt met Sawakuchi.

De onderzoekers analyseren de kernen op microben, stuifmeel, isotopen, broeikasgassen en algen, evenals voor andere items die vastzitten in het sediment. Dit alles is het bewijs van de variaties in de hoeveelheden zonlicht die door de planeet worden ontvangen die de vele glaciaal-interglaciale cycli in de geschiedenis van de planeet hebben veroorzaakt en de effecten van de natte en droge perioden op het Atlantisch regenwoud.

"De vragen die we proberen te beantwoorden, hebben te maken met deze natuurlijke cycli die deel uitmaken van het klimaat op aarde. In de afgelopen 800, 000 jaar, er zijn ongeveer elke 100 ijstijden geweest, 000 jaar. Ons onderzoeksproject heeft meerdere fronten, en we zullen een uitgebreide analyse van deze periode krijgen, " zei Patricia Roeser, een ander lid van het projectteam en een onderzoeker bij het European Centre for Environmental Geoscience Research &Education (CEREGE) in Frankrijk.

De sedimentmonsters die zijn verzameld uit de Colônia-krater zijn zeer rijk aan informatie over wat er in het gebied is gebeurd en hoe het bioom van het Atlantisch regenwoud op klimaatverandering reageerde. Door de organische verbindingen en isotopen (vormen van chemische elementen) in het sediment te analyseren, de onderzoekers kunnen veel bepalen over het type begroeiing en zelfs de samenstelling van de regen die duizenden jaren geleden is gevallen.

"Planten absorberen isotopen van waterstof uit regen, dus de overblijfselen van planten die vastzitten in het sediment vertegenwoordigen een soort klimaatarchief, " zei Sawakuchi. Een andere bron van informatie over het verleden van het Atlantisch regenwoud is het stuifmeel dat wordt aangetroffen in sedimentkernen, waaruit de wetenschappers conclusies kunnen trekken over de diversiteit van de flora.

Analyse van de gassen die gevangen zitten in de poriën van het sediment maakt het mogelijk om de ondergrondse gemeenschappen van microben, die broeikasgassen zoals koolstofdioxide en methaan produceren.

"Dit soort onderzoek is gedaan voor gematigde bossen, maar er zijn maar heel weinig tropische gebieden op deze manier bestudeerd, " zegt Ledru. "De verkregen informatie heeft niet alleen betrekking op het bos zelf, maar ook op de hoeveelheid regenval en op de perioden van intensere droogte en regen."

Het project wordt in drie fasen uitgevoerd. De eerste is het boren en het verzamelen van kernmonsters. De tweede is de analyse van broeikasgassen en microbiologie. "De boorlocatie ligt op 100 m van ons minilaboratorium. Het materiaal komt naar het minilab, waarbij de monsters zijn opgedeeld in kleinere submonsters. We moeten dit snel doen om besmetting te voorkomen. De monsters worden vervolgens verzonden naar onderzoekers in verschillende landen, zei Roeser, wie verantwoordelijk is voor in-situ analyse.

Deze derde fase omvat de analyse van restanten zoals isotopen, pollen en algen door experts in onderzoekscentra in verschillende landen. "Daarna, de kernen worden teruggestuurd naar Brazilië voor opslag in het archief van USP, " zei Ledru. "Het is een interdisciplinair project met 17 onderzoekers die gespecialiseerd zijn in verschillende gebieden."

Het onderzoeksproject, genaamd Tropicol, is niet de eerste die de vegetatie in de Colônia Crater bestudeert. Het gebied is sinds de jaren zestig onderzocht, maar de eerste focus lag op hoe de krater werd gevormd, waarschijnlijk door een meteoriet. Studies gericht op klimaat en vegetatie begonnen in de jaren tachtig.

"Er is niet veel van dit soort onderzoek in de wereld, Roeser zei. "Continentaal diep boren om microbiële activiteit te bestuderen, in tegenstelling tot oceanische onderzoeken, minder dan tien jaar geleden begon. De eerste resultaten toonden een verband aan tussen glaciaal-interglaciale cycli en soorten microbiële gemeenschappen. We zijn benieuwd naar de resultaten van de analyses, die zal uitwijzen of dit ook het geval is voor de Colônia Crater."

Boren in 2014, als onderdeel van het thematische project "Dimensions US-BIOTA São Paulo", produceerde 14 m kernen van sediment, de afgelopen 250 opnemen, 000 jaar. In dit geval, de wetenschappers ontdekten dat er lange tijd een meer in de krater was. Ze schatten dat de verandering van een meer naar een moeras ongeveer 120 plaatsvond, 000 jaar geleden.

"We weten dat het sediment rijk is aan stuifmeel en organisch materiaal, dat is allemaal goed materiaal om de evolutie van het Atlantisch regenwoud te bestuderen, " zei Sawakuchi. "Een ander interessant feit is dat op diepten van minder dan 11 m, we vinden sedimentlagen op de bodem van het meer. De meeste sedimentaire opvulling van de krater is van deze soort, wat betekent dat de krater een groot deel van zijn leven een meer was."

Het is ook bekend dat de krater een maximale dikte heeft van 450 m opgehoopt sediment. "Het toekomstige doel is om naar beneden te boren om kernen te verzamelen van deze 450 m, "Zei Ledru. "Het zal dan mogelijk zijn om de kelderrots op de bodem van de krater te bemonsteren om te bepalen of het echt werd veroorzaakt door een meteorietinslag. Satellietbeelden van de krater laten er geen twijfel over bestaan, maar deze studie zal bevestiging van de rots brengen, ' zei Ledru.

Ze voegde eraan toe dat het materiaal dat uit de krater is verzameld, kan worden gebruikt in nieuwe studies over klimaatverandering en het Atlantisch regenwoud.

"Voor toekomstig onderzoek we willen onderzoeken hoe veranderingen in zonne-energie de biodiversiteit beïnvloeden, processen van uitsterven en het ontstaan ​​van soorten creëren. Deze processen worden nog steeds slecht begrepen. We hebben geen antwoorden over de natuurlijke uitstervingsprocessen, en we ervaren momenteel een massale uitsterving grotendeels veroorzaakt door mensen, ' zei Ledru.

De planeet ondergaat een nieuwe fase van de zonnecyclus, waarin de activiteit van de zon intenser wordt met tussenpozen van ongeveer 11 jaar, ondertussen op het zelfde moment, broeikasgassen zijn op een hoog niveau. "Het zal belangrijk zijn om de effecten van deze variaties in zonne-energie op de onderlaag van tropisch woud te bepalen, "Zei Ledru. "We kunnen dan weten hoe energievariaties toekomstige uitstervingen en het verschijnen van soorten kunnen beïnvloeden, een link leggen tussen het verleden en het huidige tijdperk waarin menselijke activiteit iets geheel nieuws op aarde creëert. Het is nog steeds slechts een nieuwe onderzoeksmogelijkheid. Studies van klimaten, paleoklimaten en paleobiologie hebben verschillende indicatoren nodig, zoals die gevangen in de Colônia Crater."