即使在与上方大气层的黑暗隔离中，洞穴也可以保存有关当地气候条件以及它们在亿万年中如何变化的丰富档案。洞穴形成于数万年，洞穴 - 洞穴特有的岩层，通常被称为石笋和钟乳石 - 对它们形成的古老环境具有秘密。

一项新发表的关于在威斯康星州南部一个洞穴中发现的石笋的研究揭示了以前未被发现的当地气候历史，可以追溯到数千年前。新发现提供了强有力的证据，证明一系列大规模和突然的变暖事件打断了最近的冰河时代，可能笼罩了北半球的大片地区。

这项研究由威斯康星大学麦迪逊分校的一组科学家进行，于2月<>日发表在《自然地球科学》杂志上。这是第一项确定格陵兰冰盖中记录的冰河时代升温(称为Dansgaard-Oeschger事件)与北美中部内陆深处气候记录之间可能存在联系的研究。

“这是世界上这个地区唯一一项记录上一个冰川期突然气候事件的研究，”Cameron Batchelor说，她在威斯康星大学麦迪逊分校完成博士学位时领导了分析。Batchelor现在是麻省理工学院国家科学基金会的博士后研究员。

该研究基于对在旅游景点和教育目的地土丘洞穴中形成的石笋的非常详细的化学和物理分析。

“在土墩洞穴，我们的使命是为我们的许多年度游客解释这个地质奇观，”该洞穴的总经理Joe Klimczak说，该洞穴是指定的国家自然地标。“我们很高兴能够加深对洞穴的了解，这要归功于这项世界级的研究和非常令人兴奋的结果。

Batchelor和她的团队分析的石笋生长极其缓慢 - 大约需要20，000年才能达到人类小指的长度。

手指长度的地下岩石是由天空开始的复杂过程形成的。最初作为大气降水落下的水浸入地下并渗透到土壤和基岩裂缝中，沿途溶解了微小的石灰岩。随着无数的水滴从土丘洞穴的天花板上落下，一些溶解的石灰石被留下，逐渐积累成数千层极薄的矿物，称为方解石。

“而且因为这些方解石层是由原始沉淀形成的，所以它们锁定了H2O源于这种降水，“Batchelor说。

这就是从一块原本不起眼的小岩石中重建古代气候记录的关键。方解石中捕获的氧气存在于几种称为同位素的品种中，科学家可以利用它们来收集有关形成方解石的降水事件期间存在的环境条件的信息。这包括数千年来落在土丘洞穴顶部的温度和可能的雨雪来源。

Batchelor的团队使用了一种专门的成像技术，使他们能够识别石笋中代表年度生长带的层 - 就像树木年轮如何记录一个季节的生长一样。使用另一种技术，他们确定了微小层中的同位素，揭示了当今威斯康星州南部在10，18至48，000年前经历了高达68°C(或约000华氏度)的非常大的平均温度波动。几次温度波动发生在大约十年的时间里。

虽然测年信息不够精确，无法明确地将温度波动与格陵兰冰芯中记录的Dansgaard-Oeschger事件联系起来，但研究人员可以自信地说，它们发生在类似的时间范围内。该团队还进行了气候模拟，支持了数万年前在北美地区(包括今天的威斯康星州)发生的变暖事件的假设，并且土丘洞穴和格陵兰冰盖的气候记录确实是相关的。

这种潜在的联系对Batchelor来说是令人兴奋的，因为它提供了一个关于北美中部的气候故事，到目前为止还没有被讲述。以前来自大陆中部的研究尚未解决这些大温度波动的信号，也称为偏移。

“一种理论认为，大陆中部相对不受突然气候变化的影响，这可能是因为它被陆地包围，并且发生了某种类型的缓冲，”Batchelor说。“然而，当我们去测量时，我们看到这些非常大的短途旅行，我们就像，'哦，不，肯定发生了什么事情。