Med sina vita sandstränder och fina väder, den södra Karibiska ön Barbados är en magnet för semesterfirare. Det är också en magnet för geologer och klimatforskare. Det beror på att den till stor del består av fossila koraller som sträcker sig från dess strand högt upp i det kuperade inlandet. Inom dessa fyndigheter ligger utsökt bevarade register över tidigare havsnivåer - kanske den mest uppenbara barometern för tidigare klimat.

Barbados har pressat uppåt från havsbotten i hundratusentals år, förmodligen ganska stadigt. På samma gång, havsnivån har stigit och fallit mot det när klimatet har värmts och svalnat, lämnar fotspår via korallernas bildande eller död. Således förkroppsligar ön en relativt tillgänglig kronologi över tidigare klimatsvängningar. Avkodning av deras exakta tidpunkt och storlek kan hjälpa forskare att förutse hur långt havet kommer att stiga under vår nuvarande ålder av klimatförändringar som orsakas av människor.

Nyligen, ett team från Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory besökte för att prova korallerna, och tillämpa nya analytiska tekniker på dem. "Världen blir varmare, och polerna smälter, "sa teamledaren Maureen Raymo." Den stora frågan är, under de kommande decennierna och århundradena, kommer havsnivån att stiga med en fot? Med tre fot? Med tio fot? Att tänka på detta, vi kan vänta. Eller, vi kan titta på tider tidigare då klimatet var lite varmare än idag. Och vi kan fråga, hur högt var havet under den tiden? "

Geologer har fascinerats av Barbados fossila koraller sedan åtminstone 1840 -talet. I tvärsnitt, ön ser ut som en trappa, består av successivt högre klippor och terrasser när man rör sig inåt landet. På många ställen, klipporna når dussintals meter, avslutas snyggt på en platå, som sedan stöter på en annan klippa längre fram. Vissa forskare hävdade länge att ön bildades på en gång; men för andra, trappstegsformationerna föreslog en gradvis stigande process, med varje successivt högre klippa och terrass som bildas av vågåtgärder. På 1960 -talet, kemiska isotoper som används för att mäta bergens åldrar visade att det senare var fallet.

I de flesta geologiska formationer, de äldsta stenarna ligger i botten, yngre på toppen. I Barbados, det är tvärtom. De äldsta korallerna, beräknas för närvarande till 500, 000 till 700, 000 år, är på hög mark, den yngsta längs stranden. Strax utanför havet under vågorna, levande korallrev bygger sina skelett, och kommer antagligen en dag också att stiga upp på torrt land. Ön stiger eftersom den tektoniska plattan som består av Atlanten bäddar långsamt in under plattan som utgör Karibien. I processen, en gigantisk hög med atlantmuck skrapas av vid plattgränsen och hopar sig i en ständigt stigande kil. Barbados rider upp på denna kil. Nuvarande uppskattningar säger att det har stigit ungefär en fot var 1:a, 000 år, i hundratusentals år.

Viktiga papper i slutet av 1960 -talet av Brown University geolog Kenneth Mesolella och Lamont klimatolog Wallace Broecker visade att, överlagrad mot denna stadiga uppgång, tidigare koralltillväxt har stannat eller startat igen med stigningar och fall i havsnivån. Vidare, de visade att tidpunkten för havsnivåskiftet matchade så kallade Milankovitch-cykler, en rad upprepade överlappande förändringar i jordens omlopp trodde att orsaka nedkylning och uppvärmning av jorden - och därmed vaxning och minskning av istiden - under tiotals och hundratusentals år. Dessa studier av Barbados var nyckeln till att spika den nu väl accepterade teorin om att Milankovitch -cykler är en mästare för planetklimatet. Resultaten av naturliga gungor kan ses som analoger till vad som kan bero på uppvärmning av människor. Dock, det finns fortfarande frågor om den exakta tidpunkten och storleken på sådana svängningar, och hur snabbt isark, och därmed havsnivån, svara på dem. Barbados är en idealisk plats att undersöka dessa frågor.

Gruppens resa började med en två dagars spaning för att identifiera platser för provtagning av koraller. Ett av de första stoppen var Batt's Rock, en populär strand i sydväst om ön. Smutsparkeringen precis bakom stranden backades upp av en brant klippa, skärs av en serie grunda grottor. Raymo sa grottorna, för närvarande bara några meter över havet, kunde ha hackats ut genom vågåtgärder så lite som 5, 000 år sedan. Detta. hon säger, var en kort varm period när havsnivåerna återuppstod tillräckligt för att övervinna öns stigning.

Vi gick uppåt genom en brant väg genom klippan till en trafikerad väg, ligger på en platt terrass ovanför. Ovanför detta, en annan klippa och vägskärning steg upp till campus vid University of the West Indies. Hela tiden, resterna av gamla revvarelser exponerades bekvämt i de vertikala väggarna:hjärnkoraller, pelarkoraller, stjärnkoraller, buskar, blötdjur, maskar. Det fanns också gott om borrhål i golfbollsstorlek där tidigare forskare hade tagit prover.

Dessa tidigare forskare har uppskattat åldrarna för många webbplatser, inklusive sektionen nära universitetet, som sägs vara cirka 120, 000 år gammal. Men nu har mer krävande isotopiska tekniker blivit tillgängliga, några av dem var pionjärer av medlemmar i teamet. Detta inkluderar tolkning av subtila förändringar i elementet strontium, utvecklad av Raymos student Michael Sandstrom, som skulle vara föremål för mycket av provtagningen. Teamet hade också tagit med GPS -instrument som skulle göra det möjligt för dem att fixa platserna och höjden av prover med mycket större precision än tidigare forskare har kunnat göra.

Raymos grupp tittar på några viktiga perioder från det förflutna. I andra expeditioner till södra Afrika, Patagonien, Australien och USA:s östkust, de har nollats in på havsnivåer under Pliocenen. Denna period för ungefär 3 miljoner år sedan såg temperaturen cirka 2 grader Celsius över nuvarande nivåer - vad vi kan drabbas av i slutet av detta århundrade - och atmosfäriska koldioxidhalter ungefär samma som nu. De är också intresserade av anfall av skenbar snabb uppvärmning mellan istiden, cirka 400, 000 år sedan, och återigen cirka 120, 000 år sedan. Dessa perioder var också lite varmare än idag.

Havsnivån under alla dessa perioder var nästan säkert högre än nu, men uppskattningar av hur mycket högre varierar vilt. Mid-Pliocene hav kan ha varit 30 till 120 fot högre än idag, eller någonstans däremellan. Vid 400, 000-årsmärke, en kontroversiell uppskattning sätter nivån på 60 fot högre; Raymo hävdar att det var mer som 18 till 40. En studie från 2009 gjord i Barbados av andra forskare tyder på att 121, 000 år sedan, havet steg så mycket som 9 fot på bara ett sekel - kanske på grund av en plötslig kollaps av västra Antarktis isark. Om det kunde hända då, det kan hända nu, sa Raymo. Med de nyligen krävande metoderna, hon ville se om det verkligen var så.

Vid sökning efter exempelwebbplatser, nära staden Oistins, ett par gradstudenter pratade sig in på pensionatet Ronald Blackmore. Blackmores hus backade upp till en snyggt exponerad klippa som tycktes falla in i 120, 000-års intervall. När teamet förklarade vad de letade efter och varför, Blackmore var ivrig att hjälpa till. Han tittade på i timmar nästa dag när laget hamrade och borrade ut prover. De tog ut bitar av spridande älghornskoraller, ormbunke Monastrias, och en del av det perfekt tvärsnittade huvudet på en gigantisk hjärnkorall. Alla var i tillväxtposition, vilket betyder att denna del hade lyfts direkt upp ur havet och bevarats intakt, med korallhuvudena pekande mot himlen-inte blandade och återavlagda av vågor från några efterföljande havsnivåhöjningar eller fall, vilket lätt kan förvirra åldersmätningar.

Efter provtagningen, Jacqueline Austermann, en Lamont -forskare som specialiserat sig på att modellera tidigare havsnivåer, sprang ner en lista över andra faktorer som har producerat motstridiga uppskattningar. De flesta har faktiskt inte att göra med vatten, men mark. För en, Hon sa, när miltjocka isbelagda kontinenter på hög latitud, detta trycker ner skorpan. Som en ballong som har pressats, iskylda kuster på de kontinentala marginalerna kläms uppåt-den så kallade förföljande effekten. När isen avtar, det motsatta händer; mark i det inre stiger, och kusterna sjunker. Kustsänkning började ta tag på många ställen cirka 15, 000 år sedan, när den senaste inlandsisen för att täcka Nordamerika avtog. I dag, mycket av USA:s östkust och utåt så långt som Bahamas fortfarande sjunker, mätbart förstorande havsnivåhöjning runt New York City och andra områden.

Å andra sidan, när isen smälter och havsnivån stiger, den ökade vikten av vatten pressar ner på havsbotten. Detta gör att vissa kustområden böljar upp - en process som kallas kontinental leverans. Detta kan delvis motverka det stigande vattnet på platser. Motsatsen händer när havsnivån sjunker och lindrar trycket på havsbotten.

Det finns också en gravitationseffekt som skapas av inlandsisarna själva. I dag, Grönlands isark smälter snabbt och förlorar massa. Ändå Nordeuropa, som ligger relativt nära, ser inte så mycket havsnivåhöjning som man kan förvänta sig. Detta, sa Austermann, beror på att slöseri med Grönland innebär att mindre havsvatten lockas till det och det omgivande området. effekten sträcker sig till cirka 1, 000 mil runt, som inkluderar norra Europa. Specialister som fortfarande försöker exakt mäta denna effekt kallar det ”det europeiska problemet”.

Alla dessa fenomen fungerar på olika tidsskalor inom olika områden, spela mot varandra på ofta förvirrande och motsägelsefulla sätt. Även Austermann, en världsexpert, medger att det är förvirrande att försöka ta reda på vad havet verkligen gjorde vid något tillfälle. Barbados är ett bra ställe att börja, fastän, Hon sa, inte bara på grund av dess fossila koraller, men eftersom det är nära ekvatorn och relativt isolerat från de flesta effekterna förutom själva vattennivån. "Vi gillar att kalla Barbados oljestickan för havsnivån, " Hon sa.

Flera teammedlemmar var inställda på den ofördelaktiga uppgiften att slå ut prover från vägskärningar på lägre nivå i flera dagar. Här, det fanns liten eller ingen nyans att skydda mot den hårda tropiska solen, och lastbilar och bilar vrålade hela tiden bara några meter bort, lämnar spår av avgaser.

Andra av oss spanade i höglandet, där behagliga vindar skakade stora sockerrörsodlingar och mjölkgårdar som spred sig ut över terrasserna. Förutom att spika exakt hur snabbt havet steg 120, 000 år sedan, Raymo ville lösa frågan om hur gamla öns äldsta stenar är. Ingen har ännu bestämt detta, men den höga marken skulle vara platsen att titta på.

Vi råkade på Apes Hill Club, en gated enklave på serier av hög, böljande kullar tillägnade golf, polo och dyra hem. Raymo visade sitt universitets -ID för den vänliga vakten, och pratade sig in. Snart hade vi chefens tillstånd att ta prover. Dagen efter körde vi alla upp dit.

Apes Hill är en slags förlorad värld, bevarad från helter-skelter av utvecklingen nedan. Det fanns utsikt över både Atlanten och Karibien, långt under. Hundratals meter över havet var en rad spektakulära havsgrottor, gardinerad genom att hänga trädrötter och fyllda med intakta koraller. Längre upp på vägen, ett vattenfall kaskade nerför en klippa i en rund pool. "Det ser nästan konstgjort ut, "sa Steven Goldstein, en Lamont -geokemist. Det visade sig att han hade rätt; noggrann undersökning visade att poolens kanter var betong gjorda för att se ut som sten. En vattenpump som var smart kamouflerad i buskarna var vattenfallets källa.

Resten var ganska verklig. På cirka 750 fot höjd, the golf course's 16th hole sat in the shadow of a huge sea arch laced with tooth-like stalactites and stalagmites. If you looked through the arch toward the 17th hole, the arch strongly resembled the jaw of a super-gigantic Tyrannosaurus rex. As the team prepared to take a sample from a nearby cliff, a golf ball whizzed into a pond nearby. As Dyer hammered out a sample, one student was stationed as a precaution to watch out for falling rocks, another for flying golf balls.

"These are probably the oldest corals on the island, " said Raymo. She said that based purely on elevation and the conventional wisdom that the island has been rising a foot every 1, 000 år, they might be 750, 000 years old. Men, she averred,  conventional wisdom could be wrong. "They could be a lot older. Maybe they are younger. At this point, we just don't know this, or many other things. That's what we're trying to find out."

Denna berättelse publiceras på nytt med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.