幾乎六分之一的地球陸地表面覆蓋著超凡脫俗的景觀，它們的名字可能也不熟悉:喀斯特。這些景觀就像天然的雕塑公園，起伏的地形點(diǎn)綴著洞穴和基巖塔，數(shù)千年來(lái)被水慢慢雕刻。

喀斯特地貌非常美麗，具有重要的生態(tài)意義。它們也代表了地球過(guò)去溫度和濕度水平的記錄。

然而，要準(zhǔn)確確定喀斯特地貌形成的時(shí)間是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的。在我們今天發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的新研究中，我們展示了一種新的方法來(lái)發(fā)現(xiàn)這些神秘景觀的年齡，這將幫助我們更詳細(xì)地了解我們星球的過(guò)去。

所面臨的挑戰(zhàn)

喀斯特的定義是物質(zhì)的去除。我們今天看到的石塔和巖洞是在過(guò)去潮濕時(shí)期被水溶解后留下的。

這就是他們的年齡難以確定的原因。你如何確定某物消失的日期?

傳統(tǒng)上，科學(xué)家們通過(guò)測(cè)定上面和下面的物質(zhì)的年代來(lái)粗略地確定喀斯特表面的年齡。然而，這種方法模糊了我們對(duì)古代氣候事件和生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)的理解。

地質(zhì)的時(shí)鐘

在我們的研究中，我們找到了一種方法來(lái)測(cè)量與喀斯特景觀同時(shí)形成的卵石大小的鐵結(jié)核的年齡。

這種方法的學(xué)名為(U/Th)-He地質(zhì)年代學(xué)。在這篇文章中，我們測(cè)量了鐵結(jié)核中微量元素鈾和釷的自然放射性衰變產(chǎn)生了多少氦。通過(guò)比較樣品中鈾、釷和氦的含量，我們可以非常準(zhǔn)確地計(jì)算出結(jié)核的年齡。

我們對(duì)來(lái)自西澳大利亞南峰國(guó)家公園標(biāo)志性的尖峰沙漠的富含鐵的結(jié)核的顯微碎片進(jìn)行了年代測(cè)定。

這個(gè)世界著名的景點(diǎn)以其超凡脫俗的喀斯特景觀而聞名，數(shù)英畝的石灰?guī)r柱高聳在沙地平原上。這些尖塔形成了世界上最廣闊的風(fēng)吹碳酸鹽巖帶的一部分，沿著西澳西南部海岸綿延1000多公里。

我們檢查了從石灰?guī)r尖塔表面取下的多個(gè)微觀鐵結(jié)核碎片。這些結(jié)核是在石灰?guī)r上的土壤中形成的，在劇烈的風(fēng)化過(guò)程中形成了喀斯特。因此，它們充當(dāng)了塑造該地區(qū)的環(huán)境條件的時(shí)間膠囊。

大濕

我們一直發(fā)現(xiàn)鐵結(jié)核的生長(zhǎng)年齡在10萬(wàn)年左右。這一日期得到了喀斯特地表上下巖石已知年齡的支持，證明了我們新方法的可靠性。

與此同時(shí)，由于化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致古代土壤中富含鐵的結(jié)核生長(zhǎng)，石灰?guī)r基巖迅速而廣泛地溶解，只留下今天看到的殘余石灰?guī)r尖塔。

通過(guò)檢查該地區(qū)的整個(gè)巖石序列，我們認(rèn)為這段強(qiáng)烈風(fēng)化的時(shí)期是西澳大利亞州至少在過(guò)去50萬(wàn)年中最潮濕的時(shí)期。

我們不知道是什么導(dǎo)致了降雨的增加。這可能是大氣環(huán)流模式的變化，或者是沿海岸流動(dòng)的古Leeuwin洋流的更大影響。

如此濕潤(rùn)的間隔與該地區(qū)最近的干旱和日益干燥的氣候形成鮮明對(duì)比。

對(duì)我們過(guò)去的啟示

富鐵結(jié)核并非南峰峰所獨(dú)有。它們最近被用來(lái)追蹤澳大利亞其他地方過(guò)去劇烈的環(huán)境變化。

確定這些鐵結(jié)核的年代將有助于更好地記錄過(guò)去300萬(wàn)年里地球氣候隨著冰原的增長(zhǎng)和縮小而發(fā)生的劇烈波動(dòng)。

了解這段時(shí)間喀斯特形成的時(shí)間和環(huán)境背景，可以深刻地了解過(guò)去的氣候條件、環(huán)境和古代生物生活的景觀。

氣候變化和由此產(chǎn)生的環(huán)境變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的形成至關(guān)重要。特別是，它們對(duì)我們的古人類和人類祖先產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

通過(guò)將喀斯特的形成與特定的氣候間隔聯(lián)系起來(lái)，我們可以更好地理解這些環(huán)境變化是如何影響早期人類的。

期待

我們對(duì)導(dǎo)致過(guò)去景觀形成的條件以及居住在其中的動(dòng)植物了解得越多，我們就越能更好地理解塑造我們今天所看到的生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)化壓力。這反過(guò)來(lái)又為準(zhǔn)備未來(lái)的變化提供了有價(jià)值的信息。

隨著人類驅(qū)動(dòng)的氣候變化加速，了解過(guò)去的氣候變率和生物圈反應(yīng)使我們能夠掌握預(yù)測(cè)和減輕未來(lái)影響的知識(shí)。

更精確地確定喀斯特地貌的年代似乎是一件小事，但它將幫助我們了解當(dāng)今的景觀和生態(tài)系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)正在發(fā)生的和未來(lái)的氣候變化。

本文轉(zhuǎn)載自The Co在知識(shí)共享許可下的對(duì)話。閱讀原文。