Đây là một bước tiến mới trong việc xác định thời gian động đất với sai số chỉ tính bằng tháng, thay vì bằng năm như trước đây, theo Irina Panyushkina, chuyên gia về vòng tuổi của cây tại Đại học Arizona, người không tham gia nghiên cứu.
Trận động đất 8,8 độ Richter ở Maule, Chile, vào năm 2010 đã khiến hàng trăm người thiệt mạng và hơn 2 triệu người bị ảnh hưởng trực tiếp. Động đất cũng làm rung chuyển địa hình thung lũng sông ở Maule, vào thời điểm nhà thủy văn học Christian Mohr của Đại học Potsdam đang phân tích trầm tích trong khu vực này, và nhóm Mohr phát hiện: sau động đất, các dòng suối trong khu vực thung lũng chảy nhanh hơn.
Mohr nghi ngờ trận động đất đã làm rung chuyển đất và khiến đất tơi hơn, do đó nước ngầm dễ dàng chảy từ các rặng núi xung quanh xuống thung lũng. Nếu điều này là đúng, các trận động đất có thể đã giúp cây cối trong thung lũng phát triển ngang bằng với những cây trên sườn đồi, trong khi cây dưới thung lũng thường đón được ít nước hơn.
Các vòng tuổi của cây. Bằng cách đo lường những thay đổi ở từng tế bào riêng lẻ trong vòng tuổi của cây, các nhà nghiên cứu có thể xác định thời điểm cây bùng phát tăng trưởng do động đất hoặc mưa lớn trong quá khứ
Để xem liệu hiện tượng này có xảy ra hay không, Mohr và các đồng nghiệp đã khoan hai mươi mẫu gỗ từ sáu cây thông Monterey dọc theo các tầng từ cao đến thấp của thung lũng và sườn núi. Mỗi mẫu có kích thước như một chiếc bút chì. Họ phân tích các mẫu lõi gỗ dưới kính hiển vi, theo dõi kích thước và hình dạng của tế bào trong các vòng tuổi của cây thay đổi như thế nào khi có nhiều nước hơn.
Sau đó, họ đo tỷ lệ đồng vị carbon-12 và carbon-13 thay đổi như thế nào giữa các tế bào khác nhau. Cây cối hấp thụ nhiều carbon-12 hơn carbon-13 trong quá trình quang hợp, vì vậy tỷ lệ đồng vị carbon thay đổi giữa các tế bào có tuổi đời khác nhau báo hiệu thời điểm hoạt động quang hợp tăng mạnh trong quá khứ. Đây cũng là các thời điểm cây nhận được nhiều nước hơn, vì nước là nguyên liệu và môi trường duy trì điều kiện cho quá trình quang hợp.
Từ hình dạng tế bào và tỷ lệ đồng vị carbon, nhóm Mohr phát hiện, những cây ở đáy thung lũng đã trải qua một đợt tăng trưởng mạnh kéo dài hàng tuần đến hàng tháng sau trận động đất ở Maule - mức tăng trưởng tương đương như những đợt do mưa lớn tạo ra. Và cũng như dự đoán ban đầu, cây cối trên các sườn đồi, ở vị trí cao hơn, phát triển chậm hơn sau trận động đất, nhóm báo cáo trên Tạp chí Journal of Geophysical Research Biogeosciences.
Panyushkina cho biết, có thể sử dụng kỹ thuật này để xác định chính xác thời điểm các trận động đất, mưa lớn và các sự kiện khác gây ra tác động tăng trưởng ngắn hạn.
Bởi vì các vòng tuổi của cây phản ánh sự tăng trưởng trung bình qua mỗi năm, các nhà nghiên cứu chỉ có thể sử dụng chúng để xác định động đất, núi lửa phun trào và sóng thần trong phạm vi năm. Bằng cách kết hợp thêm các phép đo cấp độ tế bào với dữ liệu đồng vị carbon, Mohr và các đồng nghiệp đã có thể xác định trận động đất ở Maule với độ chính xác đến từng tháng.
Bước tiếp theo là lặp lại nghiên cứu ở các địa điểm khác để xem liệu kỹ thuật có áp dụng cho các loài cây và khí hậu khác nhau hay không. Ở Chile, cây thông Monterey thường được trồng trên những vùng đất khô cằn, làm hạn chế sự phát triển của cây, do đó dễ quan sát những đợt tăng trưởng bùng phát nhờ có thêm nước.
Mohr cũng cho rằng kỹ thuật mới sẽ chính xác nhất ở những vùng tương đối khô cằn, và khi có thêm nước cây phát triển rõ ràng hơn. Ông dự định lặp lại nghiên cứu với lõi cây từ Thung lũng Napa ở California.
Theo Panyushkina, phương pháp này cũng có thể giúp các nhà sử học nhìn lại quá khứ: xác định các nhiễu động ngắn hạn như động đất xảy ra hàng nghìn năm trước. Việc xác định chính xác các trận động đất cổ đại và các sự kiện khác tác động đến nước ngầm sẽ là “quan trọng đối với mục đích địa chất, thủy văn và xã hội,” Panyushkina nói và cho rằng, “Nghiên cứu này đã mang lại kỹ thuật, công cụ mới.”
