Verspreid over de Filippijnen zijn veel grotten met kostbare geologische formaties die belangrijke informatie bevatten over het klimaat in het verleden. Maar als gevolg van lokale winning, sommige van deze formaties kunnen worden vernietigd. Nutsvoorzieningen, een Stanford-wetenschapper is op een missie om ze te redden.

Daniël Ibarra, BS '12, MS '14, doctoraat '18, is postdoctoraal onderzoeker bij de vakgroep Geologische en Milieuwetenschappen. Hij werkte onlangs samen met Stanford alum Carlos Primo David, doctoraat '03, nu een professor aan de Universiteit van de Filippijnen in Diliman, om te beginnen met het ophalen van deze waardevolle klimaatarchieven. Ibarra brengt ze naar Stanford, waar hij geavanceerde geochemische technieken zal gebruiken om eerdere klimaatrecords te reconstrueren en uit te breiden.

"Als klimaatwetenschappers hebben we geen manier om te baseren hoe het klimaat in het verleden is veranderd buiten het instrumentale record, behalve voor het gebruik van het geologische record, "Zei Ibarra. "Dus we bestuderen archieven zoals boomringen, ijs kernen, meren, mariene sedimenten en grotten."

Archief grotten

Een van de belangrijkste archieven op het land zijn grotafzettingen die grote, ijskegelvormige minerale afzettingen bekend als speleothems. Veel van deze grotten bevinden zich op de Filippijnen. Dus in januari Ibarra reisde naar Manilla, waar hij David en zijn afgestudeerde studenten ontmoette. Samen verkenden ze een reeks grotten in Luzon om twee soorten speleothemen te documenteren en te verzamelen:stalactieten en stalagmieten.

Stalactieten ontstaan ​​wanneer water van het plafond van een grot druppelt en langzaam neerslaat in de loop van de tijd, een klimaatrecord achterlaten in de vorm van concentrische cirkels die lijken op ringen aan een boom. Stalagmieten vormen op dezelfde manier, maar groeien omhoog vanaf de vloer en zijn de meest bruikbare van deze grotafzettingen. Hoewel deze formaties naar schatting duizenden jaren oud zijn, zeer weinig zijn bestudeerd in de Filippijnen. Vanwege industriële opgravingen in de buurt, ze kunnen binnenkort voor altijd verdwenen zijn.

"Dit is een gebied van actieve cementwinning, dus we hebben maar een paar jaar om speleothems te krijgen, "Zei Ibarra. "Het is een beetje een reddingsmissie."

Na voorzichtig de speleothems uit de grotten te hebben verwijderd, Ibarra brengt ze naar Stanford, waar de monsters worden geboord en gedateerd via een proces - vergelijkbaar met koolstofdatering - met behulp van de radioactieve vervalketen van uranium, gemeten met een massaspectrometer. Ibarra gebruikt detectoren die de verschillende verhoudingen van thorium- en uraniumisotopen meten, die hem de leeftijd van het monster vertellen. Vergelijkbare massaspectrometrietechnieken met stabiele isotopen van zuurstof en koolstof worden gebruikt om te bepalen wat de temperatuur en regenval waren op het moment dat de speleothemen werden gevormd - gegevens die het begrip van wetenschappers van klimaatverandering zullen verbeteren.

"We concentreren ons op monsters die de historische neerslagrecords enkele honderden jaren terug zullen uitbreiden, misschien zelfs duizend jaar, " Zei Ibarra. "En we kunnen wat we afleiden over het klimaat uit deze monsters gebruiken om klimaatmodellen te benchmarken die we ook gebruiken om toekomstige klimaatverandering te projecteren."

Verwering op de berg Pinatubo

Ibarra en David werken gelijktijdig aan gerelateerd onderzoek in het gebied rond Mount Pinatubo, de actieve vulkaan, ongeveer 160 kilometer ten noordwesten van Manilla, beroemd om zijn enorme uitbarsting in 1991. Het is daar dat de chemische afbraak van rotsen op de aardbodem - een proces dat bekend staat als verwering - naar wordt aangenomen met de hoogste snelheden ter wereld plaatsvindt.

De verwering van gesteenten is de belangrijkste manier waarop koolstofdioxide wordt vastgelegd in de geologische tijd, de aarde bewoonbaar te houden. Ibarra en David meten de verweringssnelheid door watermonsters te verzamelen uit rivieren gedurende verschillende perioden van het jaar en door de chemische samenstelling van het rivierwater te meten voor elementen zoals calcium, magnesium, natrium en silica - de belangrijkste componenten van gesteenten.

"Chemische verwering en daaropvolgende carbonaatbegraving in oceaansedimenten sekwestreren atmosferische CO2 terug in de geologische koolstofcyclus, Ibarra legde uit. "Verwering moduleert de atmosferische CO2-niveaus van de aarde door veranderingen in vulkanische ontgassing, of de langetermijneffecten van menselijke emissies, temperatuur gereguleerd houden."

Beide onderzoeksprojecten worden ondersteund door een prijs die Ibarra ontving van het Balik Scientist Program van het Department of Science and Technology, die wetenschappers van Filippijnse afkomst aanmoedigt om terug te keren naar de Filippijnen om hun expertise te delen. Via het programma, hij wordt gehost door het Nationaal Instituut voor Geologische Wetenschappen van de Universiteit van de Filippijnen en professor David. Naast het uitvoeren van origineel onderzoek, Ibarra heeft lezingen en lezingen gegeven over klimaatwetenschap en geochemie aan de Universiteit van de Filippijnen.

Ibarra is van plan om dit voorjaar terug te keren naar de Filippijnen om verder te gaan met het verzamelen van grotafzettingen en riviermonsters. Hij hoopt dat dit werk mensen zal helpen zich voor te bereiden op veranderingen in de omgeving.

"Het bestuderen van het klimaat in het verleden geeft ons een routekaart voor het soort veranderingen dat we kunnen verwachten in regenval en temperatuur als gevolg van toekomstige klimaatveranderingen, die adaptatiestrategieën kunnen informeren, " hij zei.