Для изучения естественных колебаний климата на протяжении сотен и сотен лет учёные исследуют древесные кольца и образцы из ледяных кернов. В начале 2020-х австралийские специалисты обратили внимание на сталагмиты и установили, что их рост предсказуем. Именно это уникальное свойство делает их столь ценными для исследования древнего климата планеты.

Тему продолжила команда, включающая геологов из Гейдельбергского университета, Технологического института Карлсруэ и других учреждений. Учёные проанализировали изотопный состав кислорода в сталагмите, образовавшемся из известковой воды в пещере на юге Германии. В сочетании с данными, полученными из древесных колец, они смогли реконструировать колебания климата на протяжении веков и соотнести их с исторически задокументированными экологическими событиями.

Сталагмиты растут с пола пещер в процессе отложения минеральных веществ, содержащихся в воде, которая капает со сталактитов, свисающих с потолка. Вода поступает из осадков и характеризуется особым изотопным составом кислорода, на основании чего можно сделать анализ, показывающий, в какие годы преобладали зимние или летние осадки.

При анализе конкретного сталагмита «Kleine Teufelshöhle» (его форма – каплевидный камень) во Франконской Швейцарии геологи установили, что он рос намного медленнее, чем аналогичные образования. Обычная скорость роста – от 1 до 4 см в тысячелетие, а у камня-капли она меньше. Его слои оказались в 100 раз тоньше, чем кольцо дерева, поэтому всего несколько сантиметров сталагмита могут проинформировать о климате за тысячелетний период.

Состав изотопов кислорода был измерен с помощью ионного зонда в Институте наук о Земле Гейдельбергского университета. Для проведения анализа требовались точные измерения в пределах годовых зон роста всего в несколько микрометров, что возможно только с помощью такого инновационного прибора. Сведения, полученные с «Kleine Teufelshöhle», выявили как региональные, так и глобальные экологические события. В частности, был подтвержден необычно холодный 1816 год, вошедший в историю как «год без лета».

Изученный состав сталагмита сравнили с архивом древесных колец из окрестностей; сезонные данные совпали. Таким образом, сталагмиты в сочетании с древесными кольцами могут стать уникальным архивом для изучения природных климатических колебаний на протяжении сотен лет.