Volcanes explosivos como el monte St. Helens en 1980, soplar materiales, incluido el platino, hacia arriba y hacia la atmósfera. Los científicos de la UC utilizan rastros de platino y tecnología de datación cronométrica para determinar hasta qué punto los vientos estratosféricos han transportado cenizas peligrosas de antiguos volcanes de gran magnitud. algunos causan un cambio climático devastador. Crédito:Universidad de Cincinnati
Los supervolcanes son uno de los fenómenos más mortíferos de la madre naturaleza, y cuando estallen, pueden cambiar el clima de todo el planeta.
Para tener una idea de cómo los futuros eventos volcánicos catastróficos podrían alterar nuestras vidas, Los científicos de la Universidad de Cincinnati indagaron profundamente en el pasado para encontrar nuevas pruebas del cambio climático relacionado con los volcanes.
Los resultados del estudio se publican en la edición de julio de Informes científicos de la naturaleza titulado "Anomalías positivas de platino en tres eventos volcánicos de alta magnitud del holoceno tardío en sedimentos del hemisferio occidental".
"Observamos las partículas de platino como un indicador de lo lejos que ha viajado la ceniza volcánica, "dice Kenneth Tankersley, Profesor asociado de antropología y geología de la UC y autor principal del estudio.
"La edad del sedimento que contiene el platino permitió a nuestro equipo interdisciplinario de antropólogos, geólogos, geógrafos y biólogos para identificar directamente el cambio radical en el clima de ocho sitios arqueológicos diferentes del hemisferio occidental a tres volcanes catastróficos importantes desde el comienzo de la pequeña edad de hielo y el calentamiento medieval. El más reciente data del siglo XVIII ".
¿Porque es esto importante? Tankersley dice que los investigadores esperan que estudios como este puedan ayudar al mundo a prepararse mejor para la próxima gran erupción. Como él dice, "No es 'si' estos catastróficos eventos volcánicos regresarán, es 'cuando' ".
El profesor asociado de la UC Kenneth Tankersley y el estudiante graduado de antropología Dominique Sparks-Stokes buscan partículas finas de platino entre muestras de sedimentos de sitios arqueológicos afectados por eventos volcánicos de gran magnitud a miles de millas de distancia. Crédito:Universidad de Cincinnati
Por ejemplo, Tankersley explica que la erupción de Eldgjá de (CE 934) produjo tanto polvo en la atmósfera, Filtró suficiente sol y calor para bajar las temperaturas globales de manera significativa durante un par de años. Lo que siguió fueron inviernos severos que contribuyeron a la hambruna, epidemias, y pérdida de muchas vidas. Más de 900 años después, un evento volcánico en la isla de Krakatoa en el Pacífico hizo que Cincinnati tuviera un invierno extremadamente frío y un verano muy fresco a fines del siglo XIX.
No todas las erupciones volcánicas explosivas dan como resultado la distribución global de la dispersión de partículas, como el volcán Kilauea más reciente en Hawaii. Sin embargo, según Tankersley, Existe un vínculo definido entre los cambios significativos en las condiciones climáticas fuera de los ciclos climáticos regulares y los eventos volcánicos de gran magnitud explorados en esta investigación.
Valor platino
Un jugador clave en esta investigación es Platinum. Según los investigadores, el elemento raro no se encuentra de forma natural en la superficie de la Tierra. Solo ocurre después de un impacto cósmico como un meteoro, asteroide o un trozo de cometa golpea la tierra.
Mapa que muestra los centros volcánicos (triángulos rojos) para erupciones de alta magnitud del Holoceno tardío (triángulos negros) para el sistema volcánico Laki (# 1), Fisura volcánica Eldgjá (# 2) y volcán Kuwae (# 3). Los sitios de estudio para platino (triángulos negros) incluyen:Tanque del depósito del templo, Tikal, Guatemala (# 4); Bahía Nonsuch, Antigua (n. ° 5); Cañón del Chaco, Nuevo México (n. ° 6); Albert Porter Pueblo, Colorado (n. ° 7); Ruina de Wallace, Colorado (n. ° 8); Lamido de huesos grandes, Kentucky (n. ° 9); Wynema, Ohio (n. ° 10); y el Gran Montículo de la Serpiente, Ohio (n. ° 11). Crédito:Universidad de Cincinnati
O, como en este caso, el platino se revela cuando la ceniza volcánica arroja fuentes de lava incandescente y bombas de roca fundida en forma de pastel de vaca. Las nubes de ceniza resultantes contienen finas partículas de platino, evidencia de los efectos de largo alcance de las grandes erupciones volcánicas.
El estudio analizó muestras de sedimentos de ocho sitios arqueológicos del hemisferio occidental en el valle de Ohio, el suroeste americano, el Caribe y las tierras bajas mayas en Guatemala.
Los investigadores interdisciplinarios de todo el campus de la UC y la Universidad Nacional Kongju pudieron conectar con éxito los patrones de cambio climático radical de cada uno de esos sitios con uno o más de los tres eventos volcánicos de gran magnitud, incluido el volcán Eldgjá (CE 934) y el volcán Laki (CE). 1783) en Islandia y el volcán Kuwae en la isla de Vanuatu frente a la costa de África Oriental (CE 1452).
Las tres catastróficas erupciones volcánicas ocurrieron en la última 1, 000 años o el Holoceno tardío, el período geológico en el que vivimos actualmente.
Micrografía SEM del mineral volcánico biotita, encontrado en cerámica antigua del sitio Hopewell en Shawnee Lookout. Crédito:Universidad de Cincinnati
Sedimento de datación
Entre el equipo de investigación de la UC se encuentra la estudiante de primer año en antropología, Dominique Sparks-Stokes, quien recuperó muestras de sedimentos profundos de dos de los sitios del Valle de Ohio e identificó restos botánicos para la datación por radiocarbono.
Después de extraer las plantas carbonizadas de las muestras de núcleos profundos, Sparks-Stokes y los investigadores pudieron contar la cantidad de átomos de carbono, un proceso que, según Tankersley, ayuda a los geocronólogos a establecer una fecha precisa sobre dónde se encuentran dentro del núcleo.
En el laboratorio, Sparks-Stokes trabaja en bandejas llenas de polvo y copos de color arena. "¿Ves esas diminutas partículas brillantes en este polvo que parece arena brillante? Gran parte de ese material brillante es cuarzo, feldespato y mica del polvo volcánico conservado en la cerámica cocida.
Vista microscópica de partículas de platino encontradas en muestras de sedimentos de antiguos sitios arqueológicos. Crédito:Universidad de Cincinnati
"Tenemos condiciones perfectas en estos entornos protegidos y con bolsillos donde los vientos tienen poco efecto de la erosión, "añade Sparks-Stokes, refiriéndose a los sumideros en Serpent Mound y el sitio de Wynema en las áreas del Valle de Ohio.
"Fechamos los sedimentos preservados que contenían platino y comparamos esas fechas con la actividad volcánica del hemisferio occidental de la misma época y lo asociamos con patrones erráticos de cambio climático durante ese tiempo como resultado de esos eventos volcánicos".
Identificar partículas de platino dentro de cenizas volcánicas antiguas es el primer paso. Fechar el sedimento usando geocronología es el siguiente, que es donde entra en juego el geólogo de la UC Lewis Owen.
"Además de la datación por radiocarbono, Owen agregó su experiencia en luminiscencia ópticamente estimulada a un conjunto de tecnología científica que llamamos datación cronométrica, ", señala Tankersley." Comparamos estos hallazgos con nuestros artefactos tipológica y temporalmente distintivos, lo que nos permitió precisar eventos volcánicos que ya se conocían de esas épocas en el tiempo ".
Ceniza volcánica, que contiene partículas minerales, El ácido sulfúrico y los gases peligrosos viajan a través de las corrientes de viento estratesférico, dejando sus huellas dactilares a miles de kilómetros de distancia. Crédito:Universidad de Cincinnati
Entre una roca y un lugar "caliente"
Los volcanes regulares expulsan millones de pies cúbicos de cenizas y escombros en todo un estado. Pero como señala Tankersley, los supervolcanes pueden devastar todo un continente, y la mitad de los supervolcanes de la Tierra ocurrieron en América del Norte.
La última erupción de gran magnitud creó una mini edad de hielo que provocó un cambio climático dramático. El mayor impacto de otro evento catastrófico vendría meses después de la explosión, sin embargo, ya que el resultado más mortífero de estos eventos no es tanto la ceniza que cae al suelo sino los gases que permanecen en el aire, agrega Tankersley.
"Los volcanes explosivos hacen volar materiales hacia la estratosfera, "explica el miembro del equipo de investigación Warren Huff, Catedrático emérito de geología de la UC. "La explosión libera gas de dióxido de azufre, que se convierte en gotas de aerosol de ácido sulfúrico que luego viajan a través de la atmósfera terrestre en las corrientes de viento.
"Más de 200 millones de toneladas de dióxido de azufre, empujado en el aire y esparcido por todo el mundo por los vientos estratosféricos, puede producir un velo que cubra la tierra cortando gran parte de la luz solar. Cuando la sombra atenúa el calor del sol durante largos períodos de tiempo, la tierra se enfría ".
Los vulcanólogos actualmente encuentran un supervolcán activo que se está gestando en menos de 3 años, 400 millas cuadradas de áreas silvestres protegidas en el Parque Nacional Yellowstone del noroeste de Wyoming. Ha explotado varias veces entre 2,1 millones de años y 830, Hace 000 años.
