home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ TIME: Almanac 1995 / TIME Almanac 1995.iso / time / 113092 / 1130300.000 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1994-03-25  |  10.5 KB  |  208 lines

  1. <text id=92TT2635>
  2. <title>
  3. Nov. 30, 1992: Subterranean Secrets
  4. </title>
  5. <history>
  6. TIME--The Weekly Newsmagazine--1992               
  7. Nov. 30, 1992  Windsor: A House Dividing             
  8. </history>
  9. <article>
  10. <source>Time Magazine</source>
  11. <hdr>
  12. SCIENCE, Page 64
  13. Subterranean Secrets
  14. </hdr><body>
  15. <p>Though dark, dank and dangerous, caves are proving to be ideal
  16. labs for learning about evolution, pollution and even hidden
  17. oil
  18. </p>
  19. <p>By CHRISTINE GORMAN/CARLSBAD
  20. </p>
  21. <p>    The pool sits so still and clear that it remains utterly
  22. invisible unless glimpsed from an angle. Suspended overhead,
  23. cream-colored puffs of rock billow within arm's reach, seeming
  24. to defy gravity. Welcome to Lake of the Clouds, an enchanted
  25. spot of earth that has never seen the sun or felt the morning
  26. dew. Carved out of solid rock nearly 1 million years ago, this
  27. bewitching chamber lies 300 m (1,000 ft.) below the floor of the
  28. New Mexican desert at the lowest point in Carlsbad Cavern.
  29. </p>
  30. <p>    Getting there requires the skills of a subterranean
  31. mountain climber, which is why Lake of the Clouds is off limits
  32. to the public. The underground trek involves scrambling through
  33. narrow passages, navigating around steep crevasses and using
  34. ropes to descend two drop-offs -- the second of which
  35. encompasses a 60-m (200 ft.) cliff. Turn off the miner's light
  36. on your helmet, and you cannot see your hand in front of your
  37. face.
  38. </p>
  39. <p>    For a small group of seasoned spelunkers, hardy souls who
  40. love squirming through tight spots and tromping through mud,
  41. such a venture is as pleasant and relaxing as a
  42. Sunday-afternoon jaunt. Nor are the trekkers hindered by the
  43. surveying instruments, acidity meter and other tools they lug
  44. along the way. Led by geologists Art and Peg Palmer, these
  45. scientific adventurers are trying to determine what the
  46. evolution of the cavern can tell them about prehistoric
  47. climates, the ecological health of the surrounding region --
  48. even the likelihood of finding oil in limestone deposits around
  49. the world.
  50. </p>
  51. <p>    In the process, the Palmers and their colleagues are
  52. transforming speleology -- the study of caves -- from an oddball
  53. hobby into an extraordinarily fruitful field of scientific
  54. investigation. Old views of caves as static places untouched by
  55. time or weather have been shoved aside. Replacing them is a
  56. growing understanding of the complicated ways in which caves
  57. interact with the land above and around them. "Wondering where
  58. a cave goes, what is down there and how it formed is really the
  59. essence of science," says Art Palmer, who is a professor of
  60. hydrology at the State University of New York at Oneonta. "Yet
  61. most of us were too excited about exploring to realize this when
  62. we were first starting out years ago."
  63. </p>
  64. <p>    Caves can be pounded into existence by ocean waves, plowed
  65. open by ice or formed by lava. But to speleologists, the most
  66. interesting are those that have been etched out of limestone by
  67. acidic water flowing underground. For a long time, researchers
  68. believed that nature could accomplish this feat in only one way:
  69. through the action of carbonic acid, which is produced when
  70. water reacts with carbon dioxide. The weak acid slowly dissolves
  71. bedrock. An underground stream forms, and an elaborate network
  72. of chambers like those found at Mammoth Cave in Kentucky takes
  73. shape. The unusual limestone terrains where this process occurs
  74. are known as karst, named for one such region in Slovenia that
  75. is famous for its caves. About 15% of the earth's terrain is
  76. karst. By studying and dating the old subterranean waterways,
  77. researchers can tell how wet or dry past climates have been.
  78. </p>
  79. <p>    As a newly carved cave fills with air, drops of water seep
  80. in through the walls and ceiling. Minerals trapped in these
  81. trickles begin to precipitate out of solution, hardening into
  82. a stunning array of underground ornaments. Stalactites drip down
  83. from the ceiling. Stalagmites creep up from the floor. Miniature
  84. forests made of twisted branches of calcium carbonate stretch
  85. out from the walls. Many of the formations are so delicate that
  86. they can easily be destroyed by the presence of humans.
  87. </p>
  88. <p>    However, this scenario never really fit one celebrated
  89. site -- Carlsbad Cavern. "At Mammoth Cave, you can follow the
  90. path of the water from beginning to end -- just like some kind
  91. of elaborate plumbing system," says Carol Hill, who works with
  92. the University of New Mexico and is a legendary figure in cave
  93. science. "But you can't do that for Carlsbad. The cave keeps
  94. stopping where it shouldn't."
  95. </p>
  96. <p>    Hill helped clear up the confusion in the 1980s by
  97. carefully measuring the sulfur content of samples taken from the
  98. caverns. Her work proved that Carlsbad was carved not by
  99. carbonic acid but by sulfuric acid, produced by a reaction
  100. between oxygen dissolved in groundwater and hydrogen sulfide
  101. bubbling up from deep below the earth's surface. This highly
  102. toxic solution, which would have killed anyone present at the
  103. time, sculpted the many subterranean chambers at Carlsbad.
  104. </p>
  105. <p>    Even more to their astonishment, researchers discovered
  106. that biology played an important role in the rock-dissolving
  107. process. By poring over slices of limestone under microscopes,
  108. scientists found the fossil remains of primitive bacteria that
  109. had thrived in the once hostile environment. Using sulfur
  110. instead of sunlight as their source of energy, these organisms
  111. actually bolstered the acid's power to etch rock. Descendants
  112. of these strange microbes have recently been found and are being
  113. studied at Lechuguilla Cave, not far from Carlsbad.
  114. </p>
  115. <p>    By piecing together the sulfurous origins of Carlsbad and
  116. other caves, speleologists have done more than satisfy
  117. scientific curiosity. They have also laid the foundation for
  118. some promising new ideas in oil exploration. Hydrogen sulfide,
  119. which is sometimes emitted as buried organic material
  120. decomposes, often appears in petroleum fields. Core samples of
  121. rock produced during drilling suggest that some oil and gas
  122. deposits are trapped within ancient cave systems that formed
  123. hundreds of millions of years ago. "So, about five years ago,
  124. some of us started looking in modern caves to see what they
  125. could tell us about where to hunt for oil," says Robert
  126. Handford, principal geologist at ARCO's research center in
  127. Plano, Texas. "It's been a truly eye-opening experience that has
  128. made us interpret some of the cores we bring up in a completely
  129. different manner." Because of the link between oil and caves,
  130. ARCO is starting to use remote-imaging technology to detect the
  131. presence of underground caverns. "My guess is that we will be
  132. able to find significant amounts of oil and gas this way," says
  133. Handford.
  134. </p>
  135. <p>    Researchers are also applying what they have learned from
  136. caves that, unlike Carlsbad, are still actively growing. Among
  137. those lessons are some alarming insights into the way industrial
  138. contaminants spread underground. In most parts of the U.S., the
  139. ground is solid and compact and water flows down through it at
  140. a rate of less than 30 m (100 ft.) a year. But about 20% of the
  141. U.S.'s fresh water flows through the myriad cavities and pores
  142. of limestone karst, often traveling 1 km (0.6 mile) overnight,
  143. taking unpredictable turns and sometimes bubbling up to the
  144. surface through a spring. Containment of a toxic spill in such
  145. terrain is virtually impossible. Even ordinary garbage that is
  146. dumped in a sinkhole can contaminate groundwater miles away.
  147. </p>
  148. <p>    The potential for disaster is only beginning to be
  149. appreciated. For years residents and businesses around Bowling
  150. Green, Kentucky, pumped or buried solvents and wastes in the
  151. ground, heedless of the fact that the city of 40,000 sits on
  152. karst. In effect, they turned the underlying caves into a toxic
  153. sewer. Twice during the 1980s, benzene and other chemicals rose
  154. up from the caves into homes and elementary schools, endangering
  155. people's lives.
  156. </p>
  157. <p>    Fortunately, speleologists at Western Kentucky University
  158. were able to use their knowledge of how water flows through
  159. caves to trace the source of the fumes and put a stop to the
  160. contamination. They plan to map out more of the underground
  161. caves and passageways in order to better understand which areas
  162. are at highest risk. Communities built on karst in Tennessee,
  163. West Virginia, Florida and Missouri may someday follow suit.
  164. </p>
  165. <p>    These efforts at prevention will not eliminate accidents,
  166. however. "One of the biggest fears I have now is highway and
  167. railroad spills," says Nicholas Crawford, director of the Center
  168. for Cave and Karst Studies at Western Kentucky. Two years ago,
  169. a freight train carrying hazardous chloroform jumped the tracks
  170. near Lewisburg, Tennessee. "If that train had derailed in
  171. Bowling Green, it would have been a catastrophe," Crawford says.
  172. </p>
  173. <p>    Caves have led to new insights about evolution. The
  174. absence of light and scarcity of food limit the number of
  175. species that can survive underground. Most common are crickets,
  176. beetles and eyeless fish. "We see simple communities that may
  177. be made up of only four species," says Tom Poulson, professor
  178. of biology at the University of Illinois at Chicago. "But that
  179. allows us to look in greater detail at what is going on, say,
  180. between predator and prey." As a result, biologists can study
  181. subterranean ecosystems in their entirety -- a feat that often
  182. proves impossibly complex aboveground.
  183. </p>
  184. <p>    By looking at fossil specimens and studying current
  185. species, researchers have concluded that most cave dwellers
  186. started out at the entrance of the cave. As they and their
  187. descendants traveled deeper inside and away from sunlight, they
  188. began to lose their eyes and develop other sensory organs to
  189. compensate. But is this loss an active process or just a
  190. question of disuse? "That's been a raging debate ever since
  191. Darwin's time," Poulson says. "What we've found is that it's
  192. disuse. There is no natural selection to screen out any bad
  193. mutations that affect the eyes. So eventually they disappear."
  194. </p>
  195. <p>    Keeping their own eyes open as they peer into the inky
  196. depths, researchers are finding that caves reveal much about the
  197. world above and around them. "Science has overlooked caves for
  198. far too long," Art Palmer argues. "And yet caves tell us a lot
  199. about the recent history of the earth, about ecology, even about
  200. things that are economically important." As one of the few
  201. sciences that is also a sport, speleology is finally getting the
  202. respect and attention it deserves.
  203. </p>
  204.  
  205. </body></article>
  206. </text>
  207.  
  208.