Aaron Putnam sitter stoppar en sten högt i Sierras i centrala Kalifornien, banka iväg med hammare och mejsel för att ta ut ett urval av istidens historia. Varje stenbit är en bit av ett stort pussel:Hur betedde sig vårt klimatsystem förra gången det värmdes som det gör idag?

Klädd i en basebollkeps, skyddsglasögon, grå vandringsbyxor och en Mainers klassiska svart-och-rödrutiga ulljacka, Putnam pausar efter flera slag för att ta ett andetag och vila armen. Kepsen, från ett helikopterreseföretag, är en souvenir från en annan glacial expedition, till Nya Zeeland. Förra sommaren, han var i Mongoliet. Här, vid 11, 000 fot, luften är tunn, skarp och tydlig, himlen levande blå. Skarptoppade berg sveper runt hans plats. Vita fläckar längs de höga sluttningarna markerar de krympande snöfälten i augusti. Stenstenen han är på är lika stor som en liten bil, och sitter på en glacial morän, en bergskam som lämnades efter tusentals år sedan av is som drog sig tillbaka. Underifrån kan du höra det låga ruset av vattendrag som faller ner från högt ovanför, matar en fallande sträng av blå pooler nedan:Baboon Lakes.

Där landskapet planerar ut, smältvattnet vårdar frodiga gröna ängar prickade med blommor. Samma strömmar som flödar från den smältande snön och isen på höga Sierras hjälper också till att förse miljontals människor i Kalifornien och Nevada med vatten.

Kanske för hundratusen år sedan, en massiv glaciär byggd av år av ackumulerande snöfall mark långsamt framåt mot slätten långt i öster, plocka upp stenar och annat skräp längs vägen och så småningom täcka de flesta av dessa berg. Detta var början på den senaste istiden, när isark sprider sig över en stor del av Nordamerika (inklusive det som nu är New York City), och glaciärer spred sig genom dessa berg. Sedan, börjar kanske 15, För tusen år sedan här, isen började dra sig tillbaka, tappar stenar från dess smältande yta när det försvann.

"Bara geologin antyder att något stort hände, och det hände så snabbt att isen inte kunde uppnå jämvikt förrän det mesta av uppvärmningen var klar, sa Putnam, en glacialgeolog från University of Maine som också fungerar som adjungerad vid Lamont-Doherty Earth Observatory vid Columbia University.

"I andra delar av världen har vi funnit att uppvärmningshastigheterna från den senaste istiden liknar den uppvärmningstakt som vi bevittnar idag när utsläppen av växthusgaser ökar, "tillade han." Och så är det ett viktigt globalt experiment som försöker lära oss om hur klimatsystemet reagerar på uppvärmningen. Och jag tror att den här dalen rymmer några av hemligheterna bakom det mysteriet. "

Arbetar längs moränryggarna i denna dal, Putnam och hans kollegor kommer att samla in en rapport om när och hur snabbt isen drog sig tillbaka. I kombination med annan forskning om regionens klimathistoria, Putnam sa, det slutgiltiga målet är att "använda den största uppvärmningen i vår historia som ett sätt att kalibrera vår förståelse för hur snöpåsarna kan minska med framtida uppvärmning och påverka hur de nedströms vattenresurser som matar Los Angeles och andra samhällen kan påverkas."

Vid deras besök, i augusti 2016, Kalifornien var i grepp om en flerårig torka som tvingade nedskärningar i jordbruket och hårda restriktioner för hushållens vattenanvändning. Sedan dess, de senaste stormarna har lett mycket, och byggde upp snöarna som hjälper till att tillföra vatten under den torrare våren och sommaren. Men den större frågan är om sådana torka kommer att komma över Kalifornien oftare, och håller längre.

Putnams arbete är en del av ett försök att studera glaciärer runt om i världen - i Europas Alper, Himalaya, Mongoliet, Patagonien, Nya Zeeland. Många har gått tillbaka i decennier nu. Vad är förhållandet mellan temperatur och glaciärernas omfattning? Hur är olika delar av världen anslutna genom klimatsystem, vad som driver grundläggande klimatmönster att röra sig, hur känslig är is för förändringar i koldioxid?

"Vi måste förstå de interhemisfäriska klimatmönstren, "sa Joerg Schaefer, en glacialgeolog på Lamont-Doherty som arbetar med Putnam. "Vi påverkar klimatet för tillfället som ingen geologisk variation har någonsin gjort när det gäller förändringstakten. Det är så snabbt. Och för att kunna förstå hur den arktiska havsisen är kopplad till monsuner, hur norra halvklotet är anslutet till södra halvklotet, hur den intertropiska konvergenszonen rör sig när du värmer det norra halvklotet så mycket som vi gör just nu ... det enda sättet du behöver förklara det eller förstå det är att gå tillbaka och förstå dessa interhemisfäriska förbindelser. "

Putnams arbete bygger på en relativt ny teknik som kallas Beryllium 10 ytsexponering. Stenar tappade av glaciären och exponerades för himlen bombarderas med kosmiska strålar som tvingar fram en kemisk reaktion som producerar isotopen Beryllium 10. Med tiden, att isotopen ackumuleras i berget.

Boulder by boulder, Putnam och hans team - Ben Hatchett från Desert Research Institute i Nevada och Adam Hudson från U.S.Geological Survey i Denver - hackar och borrar bort stenbitar. De mäter stenblocken, hitta dem med en pipande GPS -enhet och förvara proverna i noggrant märkta dukpåsar.

På Schäfer-laboratoriet i Lamont-Doherty, proverna kommer att brytas ner och reduceras till bara Beryllium 10. Sedan vid Lawrence Livermore National Laboratory i Kalifornien, tekniker kommer att räkna atomerna, som kommer att avslöja hur länge en viss stenbit hade utsatts för solen - med andra ord, när den avslöjades av den tillbakadragande isen.

För att "kalibrera" dessa mätningar, ett team som följer med Putnam på denna sex dagars campingexpedition, ledd av Scott Mensing vid University of Nevada-Reno, tar kärnprover från botten av Baboon Lakes. De kommer att leta efter de tidigaste tecknen på organiskt material - tecken på det liv som uppstod i isens kölvatten. Radiokoldatering av det materialet hjälper till att bekräfta Beryllium 10-dateringen.

Den tidiga slutsatsen från liknande arbete som utförs runt om i världen är dyster. "Första beställning, glaciärerna gjorde vad CO2 gjorde, "Sa Schaefer. Detta är fortfarande en hypotes som kräver ytterligare testning, han sa, "men om det håller ... detta skulle få dramatiska effekter" inte bara på glaciärer, men också de stora isarna på Antarktis och Grönland.

"Om isen verkligen regleras av CO2, då skulle vi verkligen behöva möta verkligheten att vi redan har förbundit oss till absurda mängder havsnivåhöjningar, " han sa.

Bergglaciärer spelar en mycket mindre roll i havsnivåhöjningen än polarisen. Men att förlora dem skulle fortfarande få dramatiska effekter på samhällen som bor i närheten, Sa Schaefer.

"Vi har ett projekt i Bhutan i Himalaya där i princip hela ekonomin i detta land är beroende av vattenkraft som de säljer till Indien, och vattenkraften beror på glacialsmältningen när monsunen inte är där, "Sa Schaefer. Även om det finns gott om smältvatten idag, isen krymper så snabbt att "snart kommer de inte ha något vatten. Det finns inte i någon teknisk eller ekonomisk modell i dessa regioner."

Han noterade att Schweiz vänder sig till vattenkraft, för, att byta ut kärnkraftverk.

"Dessa förutsägelser är inte baserade på realistiska klimat- och glaciärförändringsscenarier, "sa han. Den forskning Putnam och andra gör i vårt djupa förflutna i vårt klimat kan ha en direkt inverkan på våra förutsägelser om framtida klimat, och dess inverkan på vattenförsörjningen, energiproduktion och våra ekonomier.

"Så det är verkligen en direkt koppling från grundläggande paleo -forskning till energi - det här är pengar, "Sa Schaefer.