Hur ofta kollapsar berg, vulkaner får utbrott eller inlandsisar smälter?
För jordforskare är detta viktiga frågor när vi försöker förbättra prognoser för att förbereda samhällen för farliga händelser i framtiden.
Vi förlitar oss på instrumentella mätningar, men sådana register är ofta korta. För att utöka dessa använder vi geologiska arkiv. Och kärnan i denna forskning är geokronologi – en verktygslåda med geologiska dateringsmetoder som gör att vi kan tilldela stenar absoluta åldrar.
Under de senaste åren har vi använt en toppmodern teknik som kallas kosmogen ytexponeringsdatering som gör att vi kan kvantifiera den tid en sten har tillbringat på ytan, utsatt för signaler från yttre rymden.
Jorden bombarderas ständigt av laddade partiklar med hög energi, kända som kosmiska strålar, som kommer från djupet av vår galax. De flesta fångas upp av jordens magnetfält och atmosfär. Men vissa är tillräckligt energiska för att nå jordens yta.
Vid nedslaget bryter de isär atomer av vanliga grundämnen i jordskorpan, såsom kisel och syre, för att skapa nya sällsynta grundämnen som kallas kosmogena nuklider.
Närvaron av kosmogena nuklider i bergarter och sediment på jordens yta är en tydlig indikator på atmosfärisk exponering. Deras överflöd berättar för oss hur länge berget har varit exponerat.
Kosmisk strålning upptäcktes först i början av 1900-talet, men det tog nästan ett sekel innan tillräckligt känsliga partikelacceleratorer blev tillgängliga för att exakt räkna det lilla antalet sällsynta atomer som producerades när de träffade jorden.
Idag representerar kosmogen ytexponeringsdatering en primär teknik för att kvantifiera hastigheten och datumen för flera processer på jordens yta.
I sydöstra Fiordland är Green Lake-skredet ett av de största jordskreden på jorden. Dess stora storlek är särskilt ovanlig med tanke på den relativt lilla växten på bergen som den kom ifrån.
Tidigare forskning antydde att jordskredet inducerades av att en stor glaciär drog sig tillbaka som tidigare stödde bergssidan.
Med tanke på pågående glacial reträtt idag, försökte vi testa denna hypotes genom att samla stenblock på ytan av jordskredet i Gröna sjön. Dessa stenar hade tidigare skyddats från kosmiska strålar i bergets inre innan de exponerades av jordskredet.
Våra mätningar gav en exponeringsålder på cirka 15 500 år, vilket efter slutet av den senaste istiden i södra Alperna med 3 000 till 4 000 år. Av detta resultat drar vi slutsatsen att deglaciationen sannolikt inte har varit den primära orsaken till denna spektakulära bergskollaps. Istället pekar våra fynd på en extremt stor jordbävning som den mer sannolika utlösaren.
Effusiva (lavaproducerande) vulkanutbrott har byggt upp den stora konen av Mt Ruapehu, det högsta berget på Nordön.
Trots några explosiva episoder under 1900-talet finns det inga observationsuppgifter om utbrott som producerar lavaflöden. Framtida översvallande händelser kan i grunden omforma vulkankonen, med potentiella konsekvenser för lokal infrastruktur.
Men hur ofta händer sådana utbrott?
Med stöd av den nationella vetenskapsutmaningen Resilience to Nature testade vi om kosmogen datering kunde hjälpa oss att fastställa återkommande intervall för lavaproducerande utbrott på berget Ruapehu under de senaste 20 000 åren.
Vi hittade berget utstött lava i kluster av eruptiv aktivitet som kunde pågå i årtusenden. De kosmogena data gav också mer exakta datum för de senaste förhistoriska utbrotten, jämfört med de som producerats av andra vanliga vulkaniska dateringstekniker som paleomagnetiska och radiometriska metoder.
Före kosmogena nuklidmätningar, förlitade sig glacialgeologer som försökte bestämma sedimentens ålder på serendipita upptäckter av fossilt växtmaterial för radiokoldatering. I alpina och polära områden, där de flesta glaciärer finns, är sådant material sällan tillgängligt.
Kosmogena nuklider löser detta problem när glaciärer bryter stenar från sin bas och transporterar dem till ytan där de vilar på sluttningar och moräner och börjar samla sin kosmiska signal.
Med stöd från New Zealand Antarctic Science Platform har vi tillämpat denna teknik för att rekonstruera den senaste utvecklingen av Byrd Glacier – ett stort utlopp från den östra Antarktiska istäcket.
Glaciära kullerstenar, transporterade från Antarktis inre och avsatta på sluttningar på vardera sidan av den flytande glaciären, spårar hur hög glaciären var förr i tiden.
Vår studie visar att glaciären tunnas ut med minst 200 meter för cirka 7 000 år sedan under ett intervall av relativ global klimatstabilitet. Dessa resultat ger sällsynt tredimensionell information som kan användas för att utvärdera datormodeller som används för att simulera tidigare, nuvarande och framtida inlandsisar.
Stigande havsnivå är en av de största utmaningarna som civilisationen står inför detta århundrade. Men inlandsisens osäkra reaktion på klimatförändringar hindrar för närvarande prognoser.
Kosmogena nuklidspecialister försöker nu ambitiöst att återvinna stenprover från under känsliga delar av de nuvarande inlandsisarna. Att testa dem för kosmiska signaler kommer att ge viktiga insikter om potentialen för framtida smältning av inlandsisar.
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
