I 1901 hade en astronom med namnet AE Douglass en revolutionerande idé för hur man studerar effekten av solfläckcykler på jordens väder och klimat: klipp ner ett träd och titta på tillväxtringar på ett tvärsnitt av sin bagage. Vid låga höjder fann han att ringarnas bredd korrelerar med nederbörd. Först senare insåg han att ringarna också kunde användas som ett datingsverktyg för att hjälpa arkeologer att räkna ut åldern av forntida civilisationer, vikingfartyg, Stradivarius fioler, inramade målningar. Nästan allt som gjordes av trä visade det sig, höll en hittills osynlig rekord över tiden och förhållandena då trädet hade levt.

Därefter mättes Douglass ringar med kaliper. Nu vid Laboratory of Tree Ring Research, som han grundade vid University of Arizona 77 år sedan, har dagens dendrokronologer en mängd högteknologiska verktyg som låter dem fråga och svara på komplexa frågor om de förhållanden som träd har levt . Dessa framsteg har inspirerat dem att skapa och underhålla ett arkiv som innehåller miljontals trädprover från hela världen, några som går tillbaka tusentals år.

Labs regissör, ​​Thomas Swetnam, liknar arkivet till ett stort bibliotek fyllt med många volymer vars litterära värde ännu inte har bestämts. "Trädringarna är som böcker, och ringarna är som sidor - och vi har bara läst några av dem", säger han. "Vi sköter skogen eftersom vi vet från tidigare erfarenheter att vi ska utveckla nya verktyg och nya sätt att mäta."

Den kända okända och okända okända: två vägar för upptäckt

Som Douglass framför honom förstår Swetnam hur oförutsägbara insikter och tekniska utveckling kan leda oss till nya upptäckter och slutsatser. "Det är känt okänt," säger han, "och då finns det okända okänt." Det är ett Lewis Carroll-esque sätt att beskriva två parallella vägar till upptäckten. Forskare som reser de första tror att de kan se formen av deras elusiva stenbrott, som ett hål i ett mest genomfört pussel. Forskare på den andra vägen inser inte ens att de är på det förrän de når slutet, där en kombination av teknisk framsteg, kreativitet och / eller tur avslöjar ett svar på en fråga som de aldrig hade trott att fråga.

Swetnam hänvisar till framsteg som gjorts under denna senare omständighet som "Vem skulle ha dunkat det?" Upptäckter. Ett exempel från 1970s kom genom några astrofysiker som undrade om explosionen av en viss stjärna tillbaka i AD 1054 hade påverkat jordens atmosfäriska sammansättning, cirka sex ljusår bort. De testade isotoperna av ett gammalt träd i Laboratory of Tree Ring Research-arkiv. Inom ringmönstret som motsvarade det året var tydliga tecken på högenergipartiklar som emitterades av stjärnan, partiklar som en vetenskapsman av AE Douglasss era aldrig skulle ha haft medlen - eller för den delen - uppfattningen att mäta.

Lås upp hemligheterna hos den okända gömningen i vanlig syn

Man undrar: Vilka andra naturliga arkiv finns där ute och gömmer sig i vanligt syn och väntar på att någon ska låsa upp sin hemliga visdom?

När en typ av ytskikt plankton kallas foraminifera dö, sjunker de till havsbotten och bildar skikt av sediment som går tillbaka så många som 150 miljoner år. Förra året meddelade forskare vid University of Wisconsin-Madison att de hade uppmätt isotopisk signatur av gammal fossiliserad foraminifera i en skala om en miljon gånger mindre än vad som tidigare varit möjligt. På så sätt kunde de inte bara bestämma när plankton hade levt utan också vad havstemperaturen hade varit vid den tiden. Det är en "kraftfull rekord" av långsiktiga klimatförändringar, säger geologen John Valley, som deltog i studien.

Den jonmikroskop som hans lag använde är inte en ny uppfinning, men tekniken bakom den har förbättrats avsevärt under de senaste 30-åren. Dessutom har Valley och hans kollegor utvecklat protokoll som höjer upplösningen av sina mätningar. Nyligen tog ett team av besökande japanska marinbiologer öronstenar från en sällsynt arter av ål till Valley Lab, där de använde sin microprobe för att bestämma hur kallt vattnet hade varit i varelsernas födelseort, vars exakta plats var ett mysterium. Temperaturdata de samlade ledde till en ny uppsättning undervattenskoordinater - där forskarna så småningom hittade ålarna, kläckning.

Det kan vara skrämmande att erkänna hur stor en del serendipity spelar i vår förmåga att mäta - och därmed förstå - den naturliga världen. Vi tycker om att tro att våra vetenskapliga förfrågningar är helt metodiska och under vår kontroll. Å andra sidan kan det vara spännande att inse att de inte är det. Forskning har alltid drivits lika mycket av vår medfödda kärlek att vi ser och lär oss saker för första gången som av vårt behov av att lösa problem eller fullständiga teorier. Vad kan vara mer glädjande för utforskaren i oss alla än att lägga till det sista stycket i pusset och upptäcka att det pussel du bara har löst är annorlunda än det du trodde du hade börjat?

Denna artikel publicerades ursprungligen på På jorden.

* Undertitlar av InnerSelf.

Om författaren

Kim Tingley är en regelbunden bidragsgivare till På jorden och New York Times Magazine. Hon har en MFA i nonfiction skriva från Columbia University och i 2012 fick ett Rona Jaffe Foundation Writer Award, som årligen ges till sex kvinnliga författare som demonstrerar excellens och lovar i de tidiga stadierna av sina karriärer.

Rekommenderad bok:

Pratar med naturen och resan i naturen: En Michael Roads Reader
av Michael J. Roads.

Michael Roads hade alltid varit nära naturen, men när en flod började prata med honom började han tvivla på sin sanity. En serie möten med naturen följde, och vägar började lyssna - och släppa. Han fann sig ledd steg för steg till en slutlig visdom, anmärkningsvärd i sin enkelhet och i sitt budskap om hopp för mänskligheten. Denna bok, en bindning av hans två mest kända verk, artikulerar vackert det budskapet.

Klicka här för mer info och / eller för att beställa boken på Amazon.