Wie eine versteckte Höhle Wissenschaftlern helfen kann, das Klima zu verstehen (The Climate Underground) – High Country News

Der Eingang zur Titan Cave, östlich von Cody, Wyoming, liegt versteckt auf einem weiten Plateau aus Beifuß und Wacholder, umgeben von einem Kamm nach dem anderen schroffer Berge. Die fernen Gipfel waren schneebedeckt, als ich Ende Mai dort war, und eine leichte Brise bewegte die Wüstenluft. Ich war mit einer Gruppe von fünf Wissenschaftlern zusammen, deren Forschung sie unter der Erde in eine große Kammer aus Stalagmiten und Stalaktiten oder Speläothemen führen sollte, Formationen, die vor Hunderttausenden von Jahren oder mehr durch gelegentliche Wassertropfen entstanden sind. Sie füllen den Hauptraum von Titan mit zarten Flöten und massigen, schiefen Formationen, die wie etwas vom Meeresboden aussehen. Hunderte von Bruchstücken liegen wie Knochenhaufen in der Höhle verstreut, während andere auf hohen, rauen Steinsäulen stehen, die den Boden mit der Decke verbinden.

In der Nacht vor unserem Abstieg saßen Jessica Oster, eine außerordentliche Professorin für Erd- und Umweltwissenschaften an der Vanderbilt University, und eine ihrer Doktorandinnen um einen aufgeschlagenen Laptop auf dem Bett des Motelzimmers der Studentin in Cody und versuchten, sich an die Route zu Titan zu erinnern Standort auf einem Grundstück des Bureau of Land Management. Oster, der vor dem Computer kniete, seufzte. „Ich mache mir weniger Sorgen um diesen Teil als vielmehr um die Tür“, sagte sie, und ihre Stimme klang ängstlich. „Ich möchte einfach, dass jeder Spaß hat.“ Nach einem Moment fügte sie hinzu: „Und bleib am Leben.“

Die Wissenschaftler hatten die Höhle bereits zuvor besucht, jedoch nie ohne einen BLM-Mitarbeiter, der ihren Eingang bewachte. Die Tür ist eine schwere Metallplatte mit einem Durchmesser von ein paar Fuß, die verschlossen bleiben soll. Aber der BLM-Höhlenkoordinator war gerade bei einer ganztägigen Helikopterschulung, also hatte er einen Schlüssel zur Tür abgegeben – zusammen mit einem Vorschlaghammer. Wir waren auf uns allein gestellt.

In den kleinen Städten, durch die wir auf dem Weg nach Titan fuhren, begann gerade der Flieder zu blühen. Die Wissenschaftler zeigten durch die Fenster auf verschiedene Gesteinsschichten: roter Schluffstein und Schiefer, mit Namen wie den Chugwater- und Goose Egg-Formationen. Schließlich erreichten wir die Spitze des Plateaus und parkten ein paar Meter vom Höhleneingang entfernt.

Die Forscher gingen um ihr Fahrzeug und umeinander herum, packten ihre Ausrüstung, zogen Stiefel an und befestigten die Scheinwerfer mit Klebeband an den Helmen. Vorfreude gepaart mit dem Wissen, dass wir nicht unter der Erde pinkeln sollten, führten dazu, dass wir uns abwechselnd hinter den struppigen Büschen duckten. Zuvor hatte Cameron de Wet, ein Doktorand, für jeden von uns winzige Papierkarten der Höhle ausgedruckt. Jetzt ordnete er sorgfältig die Gegenstände in einer von zwei blockigen blauen rechteckigen Taschen zu, in denen sich die Teile eines wissenschaftlichen Instruments befanden – der Grund für die Reise.

Einer der Wissenschaftler hatte Kalziumkarbonatformationen aus der Titan-Höhle analysiert – Stalagmiten, die Säulen, die aus Höhlenböden wachsen – und herausgefunden, dass einige etwa 400.000 Jahre alt oder älter waren. Stalagmiten sammeln sich von unten nach oben an und bewahren die chemische Zusammensetzung des Wassers, aus dem sie entstehen, wenn es von der Höhlendecke tropft, oft von der Spitze eines Stalaktiten, der wie ein steinerner Eiszapfen aussieht. Mithilfe dieser chemischen Aufzeichnungen können Forscher ableiten, wie das Klima war, als sich die Stalagmiten bildeten. Doch dies alles herauszufinden ist komplex und erfordert ein Verständnis der heutigen chemischen Zusammenhänge zwischen dem Niederschlag an der Oberfläche, dem Wasser, das von der Decke einer Höhle tropft, und den Stalagmiten darunter.

Die Forscher waren vor Ort, um Geräte aufzustellen, die dies erleichtern: einen Autosampler, ein Instrument, das unter einem Tropfen positioniert werden kann, um fallendes Wasser aufzufangen. Die Reise war Teil eines größeren Projekts, das Wissenschaftlern dabei helfen sollte, anhand der natürlichen Archive von Stalagmiten und Seesedimenten zu verstehen, wie das Klima im Westen der USA vor mehr als 100.000 Jahren aussah.

Aber zuerst mussten Oster und ihr Team die gesamte hockergroße Autosampler-Apparatur tief in die Höhle bringen – durchsichtige Plastikboxen mit Fläschchen und einem rotierenden Karussell, das sie hält, Schläuche, einen Trichter und ein ausziehbares Stativ, um den Trichter hochzuhalten. wo sich die meisten Tropfen, Stalagmiten und Stalaktiten befinden. Es gab mehrere Hindernisse im Weg. Zuerst war es die Tür, die für ihre Sturheit bekannt war, dann ein schmaler, felsiger Schacht im Inneren des Höhleneingangs mit dem Spitznamen „Mr. Twister“, der sich für den Autosampler als zu eng erweisen könnte, und dann ein Kriechen durch einen Raum, der nicht größer als ein … Fuß hoch. Dennoch könnte es noch schlimmer sein, sagte mir Oster, da die Kriechstrecke mehrere Meter breit war – nicht so schmal, dass sie sich seitlich einengend anfühlte. „Es ist eher so, als würde man von einem Amboss zerquetscht“, sagte sie.

OSTER, DE WET UND ANDERE Der Doktorand Bryce Belanger ging zum Eingang von Titan. Die schräge Metalltür war in den Boden einer Vertiefung eingelassen, die hinter einer kleinen Anhöhe fast unsichtbar war. Lose helle Steine ​​säumten den kurzen Abhang; Die Senke selbst war durch überhängendes Grundgestein geschützt und geräumig genug, dass ein paar Leute darin hocken konnten. Die Luft drinnen war feucht und kühl, einige Stellen waren mit Moos bedeckt; es fühlte sich an wie eine kleine Oase in der Wüstenlandschaft.

Die Wissenschaftler rutschten in die Vertiefung hinab und gruben dann den Schmutz aus, der sich unten an der Tür angesammelt hatte. Sie waren schon zweimal auf Titan gewesen – im Oktober 2019 und erneut im vergangenen September – und einmal brauchten sie zwei Stunden, um hineinzukommen. Diese zwei Stunden brachten jedoch eine entscheidende Erkenntnis, die Belanger nun nutzte: Er trat gegen die Tür.

Das hat es so weit optimiert, dass de Wet es freischalten konnte. „Whoa“, sagte er, als es aufschwang. „Ich brauchte nicht einmal den Schlitten.“

Belanger glitt mit den Füßen voran durch die offene Tür in die Spitze eines fast senkrechten, ein paar Fuß breiten Durchlasses, der mit stabilen Bewehrungssprossen ausgekleidet war. De Wet verriegelte den Riegel, so dass sich die Tür nicht ganz schließen ließ, und schloss dann Belanger ein.

Belanger prüfte die Tür von unten. Er drückte es mit beiden Handflächen auf und sprang aus dem Loch in der Erde, während er im schwachen Licht eines Mobiltelefons nach einer Kamera suchte – „Das funktioniert!“

Er drehte sich wieder um und der Rest von uns folgte ihm einer nach dem anderen, unser Atem war laut in unseren Ohren in dem engen, hallenden Durchlass. Wir kletterten etwa 3 bis 4,5 Meter in die Tiefe, ließen uns noch ein bis zwei Meter fallen und befanden uns dann in der eigentlichen Höhle. Wir drehten uns um, um tiefer hineinzugehen, und die Wand und die Decke zu unserer Linken verschmolzen zu einer einzigen diagonalen Felswand, die über uns hing. Der gepflasterte Hang unter unseren Füßen war von Felsbrocken durchbrochen. Wir bahnten uns einen horizontalen Weg darüber und folgten einem schwachen Pfad, der von unseren Stirnlampen beleuchtet wurde. Es hatte Monate der Vorbereitung gedauert, bis wir hierher kamen, und wir freuten uns darauf, endlich im Untergrund zu sein.

Es dauerte nur ein oder zwei Minuten, um die Spitze von Mr. Twister zu erreichen. De Wet verschwand in der Rutsche und schob einen der blauen Beutel vor sich hin. Es handelt sich um einen kniffligen Kanal von etwa 20 Fuß Länge, mit einer besonders engen Stelle etwa auf halber Höhe, wo wir unsere Körper in der Taille verdrehen mussten, damit unsere Hüften hindurchpassen. Belanger begann, den zweiten Beutel de Wet zuzuführen, unsichtbar am Boden der Rutsche, und das Geräusch des steifen Stoffes, der sich an den Felsen verfing, erfüllte für einen Moment die Höhle. „Ich habe es verstanden“, rief de Wet.

Nachdem die Taschen sicher verstaut waren, folgten wir anderen, einer nach dem anderen, rutschend und wendend den Mr. Twister hinunter.

Die Titanenhöhle ist etwa 100 Meilen entfernt vom Yellowstone-Nationalpark, wo ein paar Wochen nach unserer Expedition Regen und Schneeschmelze die Landschaft überschwemmten. Flüsse und Nebenflüsse machten frühere Hochwasserrekorde zunichte; Eine Stelle im Yellowstone – der Ort, den das US Geological Survey als Yellowstone River bei Corwin Springs bezeichnet – erreichte einen Höchststand von 13,88 Fuß, mehr als zwei Fuß höher als der vorherige Rekord aus dem Jahr 1918. Die Überschwemmungen dezimierten Straßen und Brücken, spülten Gebäude in Flüsse und... Wasserleitungen kaputt. Der National Park Service schloss den Park vorübergehend und forderte mehr als 10.000 Besucher auf, den Park zu verlassen.

Der Klimawandel verschärft das Wetter: Trockenperioden werden trockener, Regenperioden feuchter und menschliche Infrastruktur und Gemeinden sind vielerorts nicht darauf vorbereitet. Bis zum Ende dieses Jahrhunderts wird die Gegend um Yellowstone voraussichtlich mehr als 5 Grad Fahrenheit wärmer sein als zwischen 1986 und 2005 und 9 % mehr Niederschläge verzeichnen – aber 40 % der durchschnittlichen Schneedecke verlieren. Das bedeutet mehr Regen und mehr Überschwemmungen.

Wissenschaftler erstellen diese Prognosen mithilfe von Klimamodellen. Die Modelle basieren auf der Physik: Beispielsweise kann wärmere Luft mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kühlere Luft. Dies ist einer der Gründe, warum Stürme immer extremer werden, wenn der Klimawandel die Temperaturen in die Höhe treibt.

Forscher können Informationen über die Vergangenheit – Paläoklimadaten – nutzen, um zu testen, wie gut die Modelle funktionieren. Dies gibt ihnen mehr Vertrauen in ihre Prognosen: Sie können bestimmte Bedingungen in die Modelle einbinden – etwa wie viel der Erde von Gletschern oder Eisschilden bedeckt war, den Meeresspiegel, die CO2-Menge in der Atmosphäre – und dann sehen, ob die Modelle Rückkehrtemperatur- und Niederschlagsmuster, die mit dem übereinstimmen, was tatsächlich passiert ist.

„Wir vertrauen auf diese Modelle, um genaue Prognosen zu liefern“, sagte Kim Cobb, Klimaforscherin und Direktorin des Brown University-Instituts für Umwelt und Gesellschaft. „Und das ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, die wir haben, um ihre Grenzen und Stärken zu verstehen.“

Diese Tests erfordern jedoch Kenntnisse darüber, was in der Vergangenheit passiert ist. Es gibt zwei Arten historischer Daten: Instrumentaldaten und Proxydaten. Instrumentelle Daten stammen aus direkten Messungen mit einem Thermometer, einem Regenmesser oder einem anderen Instrument. Doch das Zeitalter der direkten Messungen ist nur ein kleiner Schimmer in der 4,5 Milliarden Jahre alten Geschichte der Erde. Oster und ihre Kollegen interessieren sich besonders für die letzte Zwischeneiszeit vor etwa 129.000 bis 116.000 Jahren. Damals war der Planet möglicherweise etwas wärmer als heute, ähnlich dem unteren Ende des für das Ende dieses Jahrhunderts vorhergesagten Temperaturbereichs.

Das könnte es zu einem guten Analogon für die kommenden Jahrzehnte machen. Es verdeutlicht auch, was Cobb als den wichtigsten Grund für die Untersuchung paläoklimatischer Aufzeichnungen bezeichnete: Sie können die außergewöhnliche Natur der vom Menschen verursachten Veränderungen des Erdklimas aufdecken. Die Erkenntnis, dass die globalen Temperaturen seit mindestens 125.000 Jahren nicht mehr so ​​hoch waren, ist bedeutsam. „In der Lage zu sein, solche Zahlen zu liefern … stellt genau das, was wir gerade tun, in den vollständigen, leider umwerfenden Kontext“, sagte mir Cobb.

Um diesen Kontext oder so viel wie möglich davon zu verstehen, müssen Wissenschaftler Proxy-Messungen verwenden, wie sie beispielsweise anhand von Baumringen durchgeführt werden. Aber Holz verrottet; selbst die ältesten Baumringdaten der nördlichen Hemisphäre reichen nur etwa 14.000 Jahre zurück und werden häufiger verwendet, um nur die letzten etwa 1.000 Jahre zu verstehen. Aber andere Archive sind länger haltbar: Meeres- und Seesedimente zum Beispiel und Höhlenformationen.

Damit Paläoklimaaufzeichnungen nützlich sind, müssen Wissenschaftler das Alter dessen kennen, was sie analysieren. Und Speläotheme können genau datiert werden, sagte Kathleen Johnson, Geochemikerin und Paläoklimatologin an der University of California in Irvine und Mitglied der Grand Traverse Band der Ottawa- und Chippewa-Indianer. Die von den meisten Wissenschaftlern verwendete Datierungsmethode, die sogenannte Uran-Thorium-Datierung, ist für etwa eine halbe Million Jahre genau. So weit reichen Speläothem-Aufzeichnungen also normalerweise zurück – wenn Forscher die richtigen finden können.

Das Problem ist, dass es von außen unmöglich ist, ein 3.000 Jahre altes Speläothem von einem 300.000 Jahre alten Speläothem zu unterscheiden. Um das herauszufinden, müssen Forscher sie aufbrechen und analysieren. Dennoch gibt es einige hilfreiche Anzeichen: Stalagmiten erzeugen beispielsweise tendenziell nützlichere Aufzeichnungen als Stalaktiten, weil sie in einem geradlinigeren Muster wachsen. Und eine Kerzenform ist ein guter Hinweis auf eine langsame und gleichmäßige Tropfenrate im Laufe der Zeit, was eine bessere Analyse ermöglicht.

Einige Leute haben sogar Tricks entwickelt, um gute Proben zu finden, erzählte mir Johnson, wie zum Beispiel, einen Stalagmiten mit einer Taschenlampe anzustrahlen, um zu sehen, ob er wie eine Himalaya-Salzlampe aufleuchtet – ein potenzieller Hinweis auf nützlichen Calcit – oder ein Speläothem zu treffen und seine Dichte zu erraten aus dem Klingelton, den es erzeugt. „Ich glaube nicht, dass einer davon garantiert ist“, sagte sie. „Aber es macht Spaß, sie auszuprobieren.“

Wann immer sie können, nehmen Forscher aus Gründen des Naturschutzes lieber Stalagmiten auf, die bereits von selbst abgebrochen sind. Sobald sie ein Exemplar ausgewählt haben, bringen sie es in ihr Labor und zersägen es dann vertikal in zwei Hälften, wodurch die Schichten sichtbar werden, die sich während des Wachstums gebildet haben. Oster zeigte mir auf ihrem Handy ein Bild eines Querschnitts eines Stalagmiten von Titan. Sie gaben ihm den Spitznamen „Kleiner Titan“ – er war knapp fünf Zentimeter groß – und seine Schichten ähnelten den Schichten eines perfekt laminierten Frühstücksgebäcks.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Schichten zu analysieren. Eine der häufigsten Methoden ist die Messung ihrer Sauerstoffisotopensignale. Diese können sowohl Temperatur als auch Nässe widerspiegeln; Im Westen der USA kann ein höherer Wert auf kältere und feuchtere Bedingungen hinweisen, während ein niedrigerer Wert auf wärmere und trockenere Bedingungen hinweisen kann, obwohl einige Höhlen ein anderes Muster aufweisen. Um im Detail zu verstehen, wie so etwas wie Niederschlag im Stein eines bestimmten Stalagmiten aufgezeichnet wird, muss man dessen Kontext verstehen.

„Wir können dieses Verständnis über die Zeit hinaus erweitern.“

Die Titan-Höhle zum Beispiel befindet sich an einem trockenen Ort, mit bestimmten Pflanzen, die darüber wachsen, einer bestimmten Bodendicke, einer bestimmten Art von Gestein. „All das wird ihm seine eigene Persönlichkeit verleihen“, erklärte Oster. Cobb verglich dies damit, dass jede Höhle ihre eigene Sprache spräche. Der Vergleich der Chemie von Tropfwasser mit der Chemie von Stalagmiten in einer Höhle über mehrere Jahreszeiten, Jahre oder El Niño-La Niña-Zyklen hinweg kann Forschern dabei helfen, eine Art Rosetta-Stein zu erschaffen: Sobald sie in der Lage sind, zu lesen, welche Bedingungen zu welchen Messwerten führen, „Wir können dieses Verständnis über die Zeit hinaus erweitern“, sagte Cobb.

Die Überschwemmung im Yellowstone-Gebiet könnte den Forschern helfen, die Sprache des Titanen zu entschlüsseln. Es ist unwahrscheinlich, dass die Höhle überschwemmt wurde – sie ist im Allgemeinen relativ trocken –, aber sie fragten sich, ob sie die starken Regenfälle vielleicht in den Sauerstoffisotopensignalen der Tropfwasserproben sehen könnten, die sie sammeln wollten. Wenn ja, könnten sie dieses Wissen auf die älteren, nicht übersetzten Schichten in Titan-Speläothemen anwenden. Zuerst mussten sie jedoch das Wasser besorgen.

UNTEN VON MR. TWISTER, Die Höhle öffnete sich und wir standen auf einem weichen Boden aus feiner, trockener Erde, vielleicht 20 Fuß breit, durchschnitten von einem mit Metallreflektoren markierten Weg. Die Reflektoren wurden von unabhängigen Höhlenforschern angebracht, die Titan Ende der 1980er Jahre entdeckten. Es gibt keine natürliche Öffnung zur Höhle; Laut dem BLM-Höhlenspezialisten wurde der Eingang, den wir benutzt hatten, von Höhlenforschern gegraben, auf Anraten eines Geologen, der gespürt hatte, wie Luft durch Risse im Boden eindrang. Danach installierte das BLM die Tür und den Durchlass und sperrte Titan für Freizeithöhlenforschung, um es für wissenschaftliche Forschung zu erhalten. Gelegentlich kommen Wissenschaftler und BLM-Mitarbeiter herein, aber abgesehen von einigen unveröffentlichten Radontests war Osters Projekt das erste, bei dem die Höhle genutzt wurde.

De Wet und Oster machten auf eine Tropfstelle aufmerksam: An der Seite des Weges glänzte ein Teil der Decke vor Feuchtigkeit. Allerdings bildete sich kein Speläothem, sondern nur eine kleine Pfütze auf dem Boden. Sie diskutierten darüber, eine Flasche herauszustellen, um das Tropfwasser zu probieren, entschieden sich aber dagegen.

Etwas an der engen, feuchten Luft der Höhle brachte alle zum Flüstern; Niemand wollte die unterirdische Stille stören. Doch gerade als ihre gedämpfte Diskussion endete, hörten wir ein unverkennbares Ploppen: einen einzelnen Wassertropfen, der von der Decke in die Pfütze darunter fiel. „Lass es uns einfach machen“, sagte Oster.

Sie stellten eine Plastikflasche heraus, die etwas größer als eine Filmdose war, und de Wet saß da ​​und machte sich Notizen, Staub wirbelte im Licht ihrer Scheinwerfer. De Wet beugte sich über die Flasche; Da war schon ein Tropfen drin. „Oh, wir sind dabei! Großartig.“

Wir gingen tiefer in die Höhle hinein. Das nächste Hindernis, das Kriechen, begann nach und nach: Zuerst schlenderten wir im Gänsemarsch, um die gelegentlichen kleinen Knochenhaufen oder Tropfstellen neben dem Weg nicht zu stören. Dann gingen wir in die Hocke, dann krochen wir auf Händen und Knien und schließlich schlängelten wir uns langsam vorwärts auf unseren Bäuchen, wobei wir den Kopf zur Seite geneigt hatten, damit unsere Helme durchpassten, und unsere Füße nach außen zeigten, um das unangenehme Gefühl zu vermeiden, dass ein Stiefelabsatz daran hängenbleibt Decke. Selbst mit dem Schutz von Handschuhen und Knieschonern war es schwierig, voranzukommen. Jedes Stück Vorwärtskommen war das mühsame Ergebnis des Ziehens mit den Fingerspitzen oder des Drückens mit den Zehen, wobei wir alle Körperteile nutzten, die wir konnten, um uns vorwärts zu winden.

Auf halbem Weg machte der Weg eine scharfe Linkskurve und ging dann weiter. Und geht. An den engsten Stellen hatten frühere Besucher den Erdboden verdichtet, aber ich konnte mir leicht vorstellen, die Spur zu verlieren und meinen Körper unbeabsichtigt an eine noch engere Stelle zu stoßen und dann so desorientiert zu sein, dass ich keinen Weg mehr finden konnte . Ich versuchte, nicht an die vielen Tonnen Fels über uns zu denken.

Schließlich waren wir plötzlich draußen, in einem großen offenen Raum, der sich nach dem Kriechen höhlenartig anfühlte. „Das ist etwa dreimal so lange wie ideal wäre“, sagte de Wet. „Und dreimal so lange wie in meiner Erinnerung“, antwortete Oster. Aber es war ihnen gelungen, die blauen Säcke durchzuschleppen.

„Ich kann es nicht glauben“, sagte Belanger.

„Sie funktionieren besser“, fügte Oster hinzu.

Wir machten weiter, machten eine Pause, um gelegentlich eine Flasche oder einen Blick in einen Nebenraum zu stellen, und nahmen uns etwas Zeit, um eine steile Klippe hinunterzuklettern, 20 oder 30 Fuß hoch, mit einem zufälligen Regal auf halber Höhe. Dann befanden wir uns am Eingang unseres Ziels: einer großen Sackgasse am Ende eines von Titans Durchgängen, einem Bereich, der „Pisa-Raum“ genannt wurde, nach einer markanten Säule, die in der Mitte lehnte, einer von Abertausenden von Stalaktiten und Stalagmiten, die von der Decke und dem Boden wachsen. Nach den relativ glatten Oberflächen des Rests der Höhle war der Pisa-Raum eine extravagante Fülle von Speläothemen und nassen Stellen, wobei die Luft alle paar Sekunden von einem hörbaren Tropfen unterbrochen wurde. Viele der Formationen sahen nass aus, und der Stein, aus dem sie bestanden, hatte ein charakteristisches milchiges Gelb, das an Schleim erinnerte. „Ich fühle mich, als wäre ich in der Nase von jemandem“, sagte Oster. „Jemand mit einer schlimmen Infektion.“

Die Forscher traten in Aktion. Sie luden Daten von Instrumenten herunter, die sie bei ihrem letzten Besuch zurückgelassen hatten – Dinge wie Platten unter Tropfen, die die Anzahl der Tropfen über einen bestimmten Zeitraum zählen – stellten Flaschen auf, um andere Tropfen aufzufangen, und bewerteten zerbrochene Speläotheme, die sie vielleicht mitnehmen wollten wieder raus. Einer von ihnen zeigte mir einen Heliktit, einen seltsamen, sich windenden Faden, der sich trotz der Schwerkraft ein paar Zentimeter aus der Seite eines Stalaktiten herauswindet; Es ist nicht genau klar, wie sie entstehen.

Belanger machte sich daran, die Teile des Autosamplers aus den blauen Beuteln zu holen, das Gerät zusammenzubauen und die nummerierten Fläschchen – 58 davon, die am Abend zuvor im Hotelzimmer sorgfältig beschriftet worden waren – sorgfältig im Karussell in Ordnung zu bringen. Das Karussell dreht sich, sodass alle paar Tage ein neues Fläschchen unter den Tropf bewegt wird. Dadurch können die Wissenschaftler analysieren, wie sich das Tropfwasser im Laufe der Zeit verändert. Der Stalaktit, unter dem Belanger den Trichter platzierte, sah aus wie eine schmale, zwei Fuß lange Karotte, die von der Decke hing: symmetrisch und gelb, umgeben von kürzeren und dunkleren Stalaktiten.

Der Autosampler war ein neues Gerät eines neuseeländischen Unternehmens, und die Forscher waren noch dabei, ein paar mögliche Fallstricke auszuloten. Der Plan bestand darin, es in der Höhle zu lassen, bis einige von ihnen im September zurückkamen, um nachzusehen und die vollen Fläschchen mit Tropfwasser einzusammeln. Aber in der Zwischenzeit könnte viel schief gehen. Es wird beispielsweise mit einer Reihe von AA-Batterien betrieben – diese könnten jedoch ausfallen. Das Tropfwasser gelangt in einen genau dort platzierten Trichter – der Trichter könnte jedoch herunterfallen. Aus dem Trichter laufen die Tropfen in ein Röhrchen – das Röhrchen könnte jedoch vom Boden des Trichters abspringen. Die Tropfen sollen problemlos durch das Rohr fließen – sie könnten jedoch an einer Luftblase hängen bleiben. Das Röhrchen endet in einem Paar Nadeln, die den weichen Gummistopfen an der darunter liegenden Durchstechflasche durchstechen. Wenn sich das Karussell jedoch dreht, um eine neue Durchstechflasche an ihren Platz zu bewegen, könnte sich eine Kappe an der darüber liegenden Plastikhülle verfangen und das Karussell daran hindern, hineinzukommen das nächste Fläschchen an der richtigen Stelle.

Belanger und de Wet beschlossen, das letzte Problem zu untersuchen. Belanger ließ das Karussell rotieren, aber es schien nicht zu funktionieren. Ich fragte ihn, ob es tat, was er ihm gesagt hatte. „Ähm, nicht ganz“, sagte er und bückte sich, um die beiden Hälften des Instruments auseinanderzunehmen, um zu sehen, was falsch lief.

Paläoklima-Proxydaten ist nicht perfekt, daher ist es eine gute Idee, wenn möglich mehrere Archive zu verwenden. Und Oster und ihre Kollegen wollen ein umfassenderes Bild des vergangenen Klimas, als es jeder einzelne Standort bieten könnte. Sie beschränkten sich also nicht auf die Titan Cave; Sie suchten auch nach Hinweisen auf das frühere Klima in einer Höhle in Kalifornien und sammelten zuvor Seesedimente aus Bear Lake an der Grenze zwischen Idaho und Utah sowie aus Seen im gesamten Great Basin. „Die Seen und die Höhlen bieten einen wunderbaren ergänzenden Kontrast zueinander“, erklärte Dan Ibarra, Assistenzprofessor für Erd- und Umweltwissenschaften an der Brown University und Co-Leiter des Gesamtprojekts; Er geht den Seeabschnitt hinauf.

Seesedimente werden beprobt und in Form von Kernen gelagert – Säulen mit einer Dicke von mehreren Zentimetern, die mehrere bis Hunderte von Metern lang sein können und durch Bohren in den Seeboden gesammelt werden. Genau wie Speläotheme enthält das Sediment Schichten, die chemische Bedingungen aufzeichnen. Je tiefer man geht, desto älter werden sie. Um diese Informationen zu interpretieren, müssen Forscher den Kontext des Seesystems verstehen, in dem sie gesammelt wurden – zum Beispiel die Chemie der Nebenflüsse in verschiedenen Höhenlagen oder der Nebenflüsse, die hauptsächlich durch Schnee oder Regen gespeist werden. Deshalb sammelten Ibarra und das Team, darunter auch die Titan Cave-Forscher, heutige Wasser- und Sedimentproben aus dem Bear Lake und seinen Nebenflüssen.

Kurz bevor wir Titan besuchten, fuhr die Gruppe zum Bear Lake. An zwei sonnigen Tagen fuhren wir von Standort zu Standort und machten häufig Pausen, um Karten zu konsultieren, festzustellen, ob die gewünschte Straße privat war, oder einfach ein paar Kühe vorbeiziehen zu lassen. Das Team teilte sich in Gruppen auf, um mehr Gebiete abzudecken. An beiden Tagen landete ich bei Natasha Sekhon, einer Postdoktorandin an der Brown University, die mithilfe von Speläothemen Hurrikane und Überschwemmungen auf den Philippinen untersucht. Wir navigierten mit dem GPS ihres Telefons, das an den Bildschirm der Autokonsole angeschlossen war. Sie hatte die Karten-App auf Französisch eingestellt, und wann immer wir ein Ziel erreichten – Sekhon hatte die Probenahmestellen, die Ibarra von uns besuchen wollte, vorinstalliert – teilte sie uns mit: „Vous êtes arrivé.“

Am ersten Tag war einer unserer Standorte ein Bach mit einem Durchmesser von ein paar Metern, der sich hübsch durch eine Viehweide schlängelte und dessen Gras auf beiden Seiten mit Kuhfladen und Löwenzahn übersät war. Wir parkten auf einem zweigleisigen roten Feldweg und gingen durch ein Stück ungewöhnlich hohen Beifuß. Unser Soundtrack war eine Mischung aus muhenden Rindern und dem Rascheln des Salbei im Wind. Oster und Sekhon maßen die Temperatur und den pH-Wert des Baches, während zwei weitere Forscher, Christopher Kinsley und Warren Sharp, ein weiterer Co-Leiter des Projekts, nach einer guten Sedimentprobe suchten. Wissenschaftler des Berkeley Geochronology Center bestimmen für das Projekt das Alter der Stalagmiten und Seekerne. Kinsley stand in Tevas und Shorts im wadentiefen Wasser und schaufelte eine Kelle voll Dreck aus dem Bachbett. Er war jedoch mit dem Ergebnis nicht zufrieden und ließ es zurück in den Bach fallen.

Stromaufwärts zog Oster Wasser in eine Spritze, zog dann einen Filter aus ihrer Tasche und drehte ihn auf das Ende. Sekhon kniete nieder und hielt zwei kleine Plastikfläschchen in der Hand, eines mit hellgrünem Verschluss und das andere mit knallrosa. Oster drückte das Wasser durch den Filter in die Fläschchen und dann in ein paar weitere Flaschen. Zurück im Labor würden die Wasserproben auf Isotopensignale und ihre Geochemie analysiert: Dinge wie der Gehalt an Magnesium und Kalzium, Elemente, die sogenanntes hartes Wasser hart machen.

In der Zwischenzeit hat Kinsley noch ein weiteres Stück Sediment aufgesammelt. „Ich komme wieder zu diesem schwarzen Zeug“, sagte er. Das schwarze Zeug war eine Sedimentschicht mit viel organischem Material darin, aber Kinsley und Sharp suchten nach Schluff und Ton. Sie wollten es für ihre Analysen der Seekernzeitalter verwenden. Kinsley brachte eine weitere Kelle voll hervor. „Könnte besser sein“, sagte er, während die beiden ein paar Kieselsteine ​​herauspickten, zu dem Schluss kamen, dass es tatsächlich funktionieren würde, und dann den Bodensatz in eine kleine Plastiktüte steckten, um ihn mit nach Hause zu nehmen. „Gute Prospektion, Christopher“, sagte Sharp, als er den Probenbeutel schloss. „Ich dachte, wir wären stinkig.“

Am nächsten Tag begleitete ich Sekhon, Ibarra und eine von Ibarras Doktoranden, Cathy Gagnon, als sie weitere Websites besichtigten. Am frühen Nachmittag machten wir Halt am winzigen Preacher Creek, nordöstlich von Bear Lake. Das Trio war effizient und geübt, bewegte sich schnell und koordiniert: Sekhon und Gagnon schlüpften durch einen Stacheldrahtzaun und einen kleinen Hang hinunter, um den Bach zu erreichen, der in einen Durchlass und unter der Straße mündete, auf der Ibarra stand.

Mit einer Höhe von 6.825 Fuß war Preacher Creek der höchste Punkt, den wir an diesem Tag besuchten. Er mündet in den Smiths Fork, einen wichtigen Nebenfluss des Bear River. In wärmeren Zeiten, wie der letzten Zwischeneiszeit und heute, ist der Bear River nicht auf natürliche Weise mit dem Bear Lake verbunden, in kühleren Perioden jedoch schon. Die Wissenschaftler wollten sicherstellen, dass sie die Chemie verstehen, damit sie sehen können, wie die Verbindungsperioden die Chemie der Sedimentkerne verändert haben könnten – ein Kontext, den sie zur Interpretation der Paläoklimaaufzeichnungen benötigen würden.

Es war sonnig und ruhig auf der Straße, die einzigen Geräusche waren unsere Stimmen und das Rauschen des Baches durch den Durchlass unten. Dann hörten wir plötzlich, wie ein Gegenstand auf das Wasser schlug. "Ach nein!" Sekhon rief aus; Sie hatte eine Probeflasche fallen lassen.

Ibarra rannte über die Straße und den Hang auf der anderen Seite hinunter, in der Hoffnung, es zu fangen, als es durch den Durchlass kam. Zuerst schien es, als hätte er es verpasst; Dann tauchte es plötzlich in Sichtweite auf und er hob es auf. Er trug es den Hang hinauf, aber anstatt es Sekhon zu geben, warf er es ins Auto und brachte ihr ein sauberes neues, damit die Wasserprobe nicht verunreinigt wurde. Es schien eine Menge Mühe zu sein, eine verirrte Flasche zu holen, aber er sagte, er wolle keinen Müll wegwerfen.

ZURÜCK IM PISA-RAUM, Belanger und de Wet drückten die Gummikappen der Fläschchen fester in die Fläschchen hinein, in der Hoffnung, dass sich das Karussell des Autosamplers dadurch besser drehen würde, als es vorgesehen war. Natürlich unterliegt die Wissenschaft wie jedes andere menschliche Unterfangen einem endlosen Strom von Fehlern und Korrekturen, Unglücken und Zufallsmomenten – mit anderen Worten: dem Leben.

De Wet bemerkte, dass die Fläschchen am Boden ein Gewinde hatten, und erkannte, dass sie festgeschraubt werden mussten, um sie tief genug zu ziehen, um dem Deckel auszuweichen. Auf Belangers Gesicht breitete sich ein Lächeln aus; Er hielt kurz davor inne, sich selbst einen Schlag auf die Stirn zu geben. Er war erleichtert, das Problem zu kennen, und unbeeindruckt davon, dass es sich um einen Bedienerfehler handelte. „Oh, das ist so schlau!“ sagte er mit einem Grinsen. „Unglaubwürdig. So schlau.“

Während sie die Fläschchen einschraubten, fragte de Wet, ob schon ein Tropfen in den Trichter gefallen sei. „Ja, sehen Sie, da kommt Wasser durch“, sagte Belanger und zeigte auf einen Tropfen auf halber Höhe des Rohrs. Sobald die Fläschchen fertig waren, baute er den Autosampler wieder zusammen und holte dann sein Telefon heraus, um das Instrument anzuweisen, das Karussell erneut zu drehen. Er befürchtete, dass der Motor beschädigt worden sein könnte, als die Kappen den Deckel erfasst hatten. „Machst du das WLAN an?“ „, scherzte de Wet und war nun beruhigt, da sie herausgefunden hatten, was los war. Belanger lächelte. Zur Erleichterung aller drehte sich das Karussell so, wie es sollte.

„In Ordnung“, sagte Belanger und stand auf. Der Probenehmer wurde eingestellt. „Wir sind live!“ Sanfter Jubel brach aus der Gruppe aus. Während wir zusahen, fiel ein einzelner Tropfen in den Trichter. „Oh, Geld“, sagte Belanger mit einem weiteren breiten Lächeln. „Es ist runtergelaufen! Alles klar.“

Oster warf einen Blick hinüber und sah, wie ein Tropfen das Röhrchen des Autosamplers hinunterlief. "Ach du lieber Gott!" Sie lachte. "Ich liebe es!" Dann seufzte sie. „Eigentlich tut es mir ziemlich gut, das zu sehen“, sagte sie.

Sie und Sekhon hatten sich verschiedene Stalagmiten angesehen und versucht herauszufinden, welche sich während der letzten Zwischeneiszeit gebildet haben könnten. Sie hatten bereits Proben der jüngeren, gelben Stalagmiten – diejenigen, die wie Schleim aussahen – und der anderen, die dunkler und älter waren. „Wir verfolgen diesen einen kleinen Zeitraum“, sagte Oster, während er über fünf zerbrochenen Brocken stand und überlegte, ob sie mehr nehmen sollten.

Ein paar Minuten später sammelte sie ein weiteres Exemplar ein, das farblich dazwischen lag, was möglicherweise auch darauf hindeutet, dass es vom Alter her dazwischen lag. Die Forscher nummerierten die Proben mit einem Filzstift, wickelten sie dann in die braune Papierverpackung ein, in der sich ursprünglich die Teile des Autosamplers befanden, und packten sie in die jetzt leeren blauen Beutel.

Bis dahin waren wir etwa vier Stunden unter der Erde gewesen. Als wir unsere Ausrüstung zusammenpackten, um zur Oberfläche zurückzukehren, knieten Oster und Sekhon nieder, um sich das erste Fläschchen anzusehen – ein Tropfen hatte es bis zum Boden geschafft. „Wenn wir zurückkommen, ist es hoffentlich nicht immer nur dieser Rückgang“, sagte Oster. Wir drehten uns um, um zu gehen, und Belanger blickte mit einem Lächeln im Gesicht ein letztes Mal zurück auf den Autosampler – der Hersteller nennt ihn Syp. „Seien Sie brav, Herr Syp!“ er sagte. „Beweg dich überhaupt nicht.“

Es dauerte noch eine StundeEs dauerte anderthalb Stunden, um aus der Höhle herauszukommen – es stellte sich heraus, dass die Schwerkraft eine große Hilfe war, um Mr. Twister hinunterzuklettern, und ein ebenso großes Hindernis auf dem Weg zurück nach oben –, aber schließlich schafften es alle an die Oberfläche.

Es war ein herrlicher Spätnachmittag, sonnig und heiß, der frische Duft von sonnengewärmtem Wacholder bildete einen scharfen Kontrast zur feuchten Luft der Höhle. Die Forscher unterhielten sich und lachten, die Gruppe hatte sich auf die Art und Weise zusammengefunden, die entsteht, wenn man gemeinsam etwas Schwieriges erreicht. Wir machten ein paar Fotos, zogen Sandalen an und rissen fröhlich die Pralinen auf, die de Wet herumreichte. Als wir zurück nach Cody fuhren, wanderten Belangers Gedanken zum Herbst. „Ich werde einfach den Atem anhalten, wenn ich im Herbst noch einmal nachschaue“, sagte er.

Am nächsten Tag fuhren wir über Yellowstone nach Salt Lake City. Außerhalb von Cody passierten wir einen geschichteten Grat aus hellem Fels, der die gleiche Farbe wie die Wände von Titan hatte und sich deutlich vom grauen Himmel abhob. Oster rief auf ihrem Handy eine App auf – Rockd, erstellt von Forschern der University of Wisconsin-Madison – die die geologischen Formationen um uns herum zeigte. „Madison-Kalkstein! Das ist es, das ist unser Material“, sagte sie – dieselbe vor mehr als 300 Millionen Jahren entstandene Sedimentgesteinsschicht, in der sich die Titan Cave befindet.

Bevor wir im Park ankamen, sprachen Oster, de Wet und ich darüber, wie man das Anthropozän definiert, eine Diskussion, die Oster manchmal als Klassenübung nutzt. Anfang der 2000er Jahre schlug der Chemiker Paul Crutzen vor, dass wir in einer neuen geologischen Epoche leben, dem Anthropozän, das durch den Einfluss des Menschen auf die Erde gekennzeichnet ist. Obwohl der Begriff weit verbreitet ist, wurde er nicht offiziell übernommen. Dies würde positive Entscheidungen sowohl der Internationalen Kommission für Stratigraphie, die darüber nachdenkt, als auch der Organisation, die die Kommission beaufsichtigt, der International Union of Geological Sciences, erfordern.

Inzwischen ist der tatsächliche Beginn des Anthropozäns umstritten: Sollte es der Beginn des Atomzeitalters sein? Die Übernahme der Landwirtschaft durch die Menschheit? Die Erfindung des Haber-Bosch-Stickstofffixierungsverfahrens, das die Lebensmittelproduktion revolutionierte, indem es eine weit verbreitete Düngemittelherstellung ermöglichte? Oder vielleicht sollte es mit der Kolonisierung Nordamerikas beginnen, die in einigen natürlichen Aufzeichnungen als plötzliche Explosion des Baumwachstums auf dem gesamten Kontinent aufgrund des Völkermords an indigenen Völkern sichtbar ist. Oster erklärte, dass Geologen den Beginn einer Epoche gerne mit etwas Physischem markieren, einer sichtbaren Schicht im Gestein, auf die man tatsächlich zeigen kann.

Als wir im Park ankamen, regnete der Himmel. Wir fuhren am Yellowstone Lake vorbei, der matschig, aber immer noch gefroren war, und parkten schließlich am Norris Geyser Basin, einer Reihe heißer Quellen und Geysire, die von Wegen und Promenaden durchzogen sind. Das Becken ist wie aus einer anderen Welt: eine weite Ebene mit leuchtend grünen Algen, milchig blauen Teichen und Thermalquellen, die von kalkweißem Material umgeben sind. Während wir gingen, stieg Dampf aus dem Wasser auf und verschwand in den niedrigen Wolken über uns. Hin und wieder blieben wir stehen, um die Schilder zu lesen, auf denen die Mikroorganismen und Mineralablagerungen beschrieben wurden, die die Farben erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt regnete es stetig und kalt, doch die Wissenschaftler zogen einfach die Kapuzen ihrer Jacken hoch und setzten ihren Weg fort.

Emily Benson ist leitende Redakteurin bei High Country News und berichtet über den Nordwesten, die nördlichen Rocky Mountains und Alaska. Wir freuen uns über Leserbriefe. Schicken Sie ihr eine E-Mail an [email protected] oder senden Sie einen Brief an den Herausgeber. Lesen Sie unsere Richtlinien für Leserbriefe.

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