Baumringe könnten das Datum des Ausbruchs des Thera-Vulkans bestimmen

Charlotte Pearsons Augen scannten einen palmengroßen Brocken alten Baumes. Sie ließen sich auf einem Ring nieder, der „ungewöhnlich leicht“ aussah, und sie machte eine Notiz, ohne darüber nachzudenken. Drei Jahre später, und mit neuen Methoden und Technologien bewaffnet, entdeckte sie, dass der Lichtring das Jahr markieren könnte, in dem der Vulkan Thera auf der griechischen Insel Santorini über der alten minoischen Zivilisation ausbrach. Das Datum des Ausbruchs, einer der größten, die die Menschheit je erlebt hat, wird seit Jahrzehnten diskutiert.Pearson, Assistenzprofessorin für Dendrochronologie und Anthropologie an der Universität von Arizona, ist Hauptautorin eines in den Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlichten Artikels, in dem sie und ihre Kollegen einen neuen hybriden Ansatz verwendet haben, um einer Folge von Baumringen Kalenderdaten zuzuweisen, die den Zeitraum, in dem Thera ausbrach, bis zu einem Jahr nach einem Kalenderdatum umfassen. Dies ermöglicht es ihnen, neue Beweise vorzulegen, die ein Eruptionsdatum um 1560 v. Chr.

Füllen der Lücken

„In jedem Baumring haben Sie diese Zeitkapsel, die Sie auspacken können“, sagte Pearson.

Bäume wachsen in Übereinstimmung mit den Bedingungen ihrer lokalen Umgebung. Jedes Jahr produzieren Bäume eine neue Schicht konzentrischen Wachstums, einen sogenannten Baumring, der Informationen über Niederschlag, Temperatur, Waldbrände, Bodenbedingungen und mehr aufzeichnen kann. Bäume können sogar die Sonnenaktivität aufzeichnen, wenn sie wächst und abnimmt.Wenn eine Folge von Ringen von Bäumen unterschiedlichen Alters überlappt und addiert wird, können sie Hunderte oder Tausende von Jahren umfassen und Einblicke in vergangene Klimabedingungen und den Kontext für gleichzeitige Zivilisationen geben.

„Die längste Chronologie der Welt reicht 12.000 Jahre zurück. Aber im Mittelmeer ist das Problem, dass wir keine vollständige, kontinuierliche Aufzeichnung haben, die auf die Zeit von Thera zurückgeht „, sagte Pearson. „Wir haben die letzten 2.000 Jahre sehr gut aufgezeichnet, aber dann gibt es eine Lücke. Wir haben Baumringe aus früheren Perioden, aber wir wissen nicht genau, welchen Daten die Ringe entsprechen. Dies ist, was eine ‚Floating Chronologie genannt wird.“Diese Lücke zu füllen könnte helfen, das Datum des Thera-Ausbruchs zu bestimmen und einen klimatischen Hintergrund für die verschiedenen Zivilisationen zu schaffen, die während der Bronze- und Eisenzeit, die sich vor 5.000 bis 2.500 Jahren erstreckte, aufstiegen und fielen.“Bis Sie ein genaues Jahr auf Ereignisse auf einer Skala setzen können, die für die Menschen sinnvoll ist — ein Jahr —, ist es nicht ganz so mächtig“, sagte Pearson. „In dieser Studie geht es wirklich darum, (meinen Co-Autor und Forschungsprofessor im Baumringlabor) Peter Kuniholms Chronologie zu nehmen, die er über 45 Jahre Arbeit zusammengestellt hat, und sie auf eine Weise zu datieren, die vorher nicht möglich war. Am wichtigsten ist, dass es zeitlich fixiert ist, als hätten wir unsere Baumringlücke gefüllt.“

Ein hybrider Ansatz

Seit der Gründung des UArizona Laboratory of Tree-Ring Research im Jahr 1937 hat sich eine Auswahl von Baumringproben aus der ganzen Welt unter weniger idealen Bedingungen unter dem Arizona Stadium angesammelt. Aber seit der Fertigstellung des modernisierten Bryant Bannister Tree Ring Building der Universität im Jahr 2013 hat das Kurationsteam unter der Leitung von Peter Brewer Proben für zukünftige Forschungen umgesiedelt, organisiert und konserviert.“Dies ist die Sammlung, die den Bereich der Baumringforschung begründete, und sie ist mit Abstand die größte der Welt“, sagte Brewer. „Forscher kommen von überall her, um unsere Sammlung zu nutzen.“Es ist nur vollgestopft mit den Überresten alter Wälder und archäologischer Stätten, die nicht mehr existieren, und es enthält Holzproben, die für das Wachstum der Disziplin der Dendrochronologie von grundlegender Bedeutung waren“, sagte Pearson.

Die Sammlung umfasst Hölzer aus dem Midas Mound Tumulus in Gordion in der Türkei — ein riesiges Grab eines Mannes, der wahrscheinlich Midas ‚Vater oder Großvater war. Aus solchen Hölzern baut Kuniholm seit fast einem halben Jahrhundert eine Baumringchronologie aus dem Mittelmeerraum. Zusammen, Kuniholms Rekord aus dem B.C. die Periode erstreckt sich über 2.000 Jahre, einschließlich der Bäume, die im Wind des Thera-Ausbruchs wachsen, was sie zu einem Schlüssel für die Forschung des Teams macht.

Trotz der Länge dieser Chronologie blieb sie undatiert. Um es festzuhalten, beschloss das Team, etwas Neues auszuprobieren.Wenn kosmische Strahlung aus dem Weltraum in die Erdatmosphäre eindringt, kollidieren Neutronen mit Stickstoffatomen, um eine radioaktive Version von Kohlenstoff, Kohlenstoff-14, zu erzeugen, die sich auf dem Planeten ausbreitet. Alles andere Leben auf der Erde, einschließlich Baumringe, nimmt den Kohlenstoff-14 auf, und weil Baumringe für jedes Jahr, in dem sie wachsen, eine Messung von Kohlenstoff-14 wegsperren, halten sie Muster fest, die zeigen, wie es sich im Laufe der Zeit verändert hat. Diese Muster von Kohlenstoff-14 in Baumringen auf der ganzen Welt sollten übereinstimmen.Pearson und ihr Team verwendeten die Muster von Kohlenstoff-14, die in den Gordion-Baumringen eingefangen wurden, um die schwebende Chronologie mit ähnlichen Mustern aus anderen kalendarisch datierten Baumringsequenzen zu verankern.“Es ist eine neue Art, schwimmende Baumring-Chronologien zu verankern, die die jährliche Präzision von Baumringen nutzen“, sagte Pearson.Um ihre Ergebnisse zu validieren, wandte sich das Team den kalender-datierten Ringen von hochgelegenen Bristlecone-Kiefern aus dem westlichen Nordamerika zu, die zur gleichen Zeit wie das Gordion lebten.“Wenn es große Vulkanausbrüche gibt, narbt es oft Borstenkegel, indem es während der Vegetationsperiode einfriert und einen Frostring bildet“, sagte der zweite Autor Matthew Salzer, Wissenschaftler am Baumringlabor. „Dann verglichen wir die Daten der Frostringe mit dem, was in den mediterranen Bäumen vor sich ging, die auf Vulkane reagieren, indem sie breitere Ringe wachsen lassen. Und es funktionierte. Es zeigte sich, dass die breiten Ringe in der mediterranen Chronologie in den gleichen Jahren auftraten wie die Frostringe im Bristlecone. Wir haben das als Bestätigung dafür angesehen Dating war wahrscheinlich richtig.“

Das Team dachte dann daran, im Labor eine neue Technologie namens Röntgenfluoreszenzmaschine einzusetzen, um das Holz auf chemische Veränderungen zu untersuchen.“Wir haben den gesamten Zeitraum gescannt, in dem bekannt ist, dass Thera stattgefunden hat“, sagte Pearson, „und wir haben eine sehr leichte Erschöpfung des Kalziums festgestellt, genau dort, wo ich diesen leichteren Ring vor Jahren gesehen habe.“Während es eine leichte Fluktuation ist, ist es signifikant und tritt nur an einem Punkt in den Jahren um 1560 v. Chr. auf“, sagte Pearson.

Etwas veränderte die Chemie der Umgebung, in der der Baum wuchs; Säureablagerung von einem Vulkan ist eine Möglichkeit,, Lauffeuer ist eine andere, sondern weil das Datum geschieht für einen großen Ausbruch mit anderen Baumringmarkierungen zusammenfallen, Pearson sie sagt, es ist eine weitere Erforschung wert.“Ich denke, um gute Wissenschaft zu machen, muss man alles untersuchen und offen bleiben, bis genügend Daten zusammenkommen“, sagte Pearson. „Dies ist ein weiteres kleines Stück des Puzzles.“