Представьте себе чикагский горизонт. Теперь представьте, что подо мной почти 2 мили (3 километра) льда. Так выглядел ландшафт на пике последнего ледникового периода.
В рамках недавней геологической истории Земли это не было бы таким необычным зрелищем. За прошедшие 2,6 миллиона лет (или так называемый четвертичный период) планета претерпела более 50 ледниковых периодов с более теплыми межледниковыми периодами между ними.
Но что заставляет ледяные щиты и ледники периодически расширяться? Ледниковый период обусловлен сложным, взаимосвязанным набором факторов, в том числе положением Земли в Солнечной системе и более локальными факторами, такими как уровень углекислого газа. Ученые все еще пытаются понять, как работает эта система, особенно потому, что изменение климата, вызванное деятельностью человека, могло навсегда прервать цикл.
Лишь несколько веков назад ученые начали распознавать намеки на прошлые глубокие морозы. В середине 19-го века швейцарско-американский натуралист Луи Агассиз задокументировал следы, оставленные на Земле ледниками, такие как неуместные скалы и гигантские груды мусора, известные как морены, которые он подозревал, что древние ледники несли и толкнул на большие расстояния.
К концу 19-го века ученые назвали четыре ледниковых периода, которые произошли в эпоху плейстоцена, которая длилась примерно от 2,6 млн. Лет назад до примерно 11 700 лет назад. Однако лишь спустя десятилетия исследователи осознали, что эти холодные периоды наступили с гораздо большей регулярностью.
Крупный прорыв в понимании циклов ледникового периода произошел в 1940-х годах, когда сербский астрофизик Милютин Миланкович предложил то, что стало известно как циклы Миланковича, понимание движения Земли, которое до сих пор используется для объяснения изменения климата сегодня.
Миланкович выделил три основных способа изменения орбиты Земли по отношению к солнцу, рассказал в прямом эфире «Наука» Марк Маслин, профессор палеоклиматологии в Университетском колледже Лондона. Эти факторы определяют, сколько солнечной радиации (другими словами, тепла) достигает планеты.
Во-первых, существует эксцентричная форма орбиты Земли вокруг Солнца, которая изменяется от почти круглой до эллиптической на 96 000-летнем цикле. «Причина, по которой он обладает такой выпуклостью, заключается в том, что Юпитер, который составляет 4% от массы нашей солнечной системы, обладает сильным гравитационным эффектом, который смещает земную орбиту назад, а затем обратно», - объяснил Маслин.
Во-вторых, есть наклон Земли, поэтому у нас есть времена года. Наклонная ось вращения Земли означает, что одно полушарие всегда отклоняется от солнца (вызывая зиму), в то время как другое наклоняется к солнцу (вызывая лето). Маслин говорит, что угол этого наклона изменяется в течение примерно 41 000 лет, что меняет степень экстремальности сезонов. «Если это более правдоподобно, то, конечно, лето будет менее теплым, а зима будет немного менее холодной».
В-третьих, колебание наклонной оси Земли, которая движется, как будто это волчок. «Что происходит, так это то, что момент импульса Земли, вращающийся и вращающийся очень быстро один раз в день, также вызывает колебание оси», - сказал Маслин. Это колебание происходит в 20 000-летнем цикле.
Миланкович определил, что орбитальные условия для прохладного лета были особенно важными предвестниками ледниковых периодов. "У вас всегда будет лед зимой", - сказал Маслин. «Чтобы построить ледниковый период, вам нужно, чтобы часть этого льда выжила в течение лета».
Но для перехода в ледниковый период одних орбитальных явлений недостаточно. Маслин сказал, что фактическая причина ледникового периода является фундаментальной обратной связью в климатической системе. Ученые до сих пор не знают, как различные факторы окружающей среды влияют на оледенение и оледенение, но недавние исследования показали, что уровни парниковых газов в атмосфере играют важную роль.
Например, ученые Потсдамского института исследований воздействия на климат (PIK) в Германии показали, что наступление прошлых ледниковых периодов было вызвано главным образом снижением содержания углекислого газа и резким увеличением содержания углекислого газа в атмосфере из-за воздействия человека. вызванные выбросы, вероятно, подавили наступление следующего ледникового периода на срок до 100 000 лет.
«Как никакая другая сила на планете, ледниковые периоды сформировали глобальную окружающую среду и тем самым определили развитие человеческой цивилизации», - заявил в своем заявлении Ханс Йоахим Шеллнхубер, тогдашний директор PIK и соавтор одного из этих исследований. в 2016 году. «Например, мы обязаны своей плодородной почвой последнему ледниковому периоду, который также создал сегодняшние ландшафты, оставив ледники и реки, образовав фьорды, морены и озера. Однако сегодня это человечество с выбросами от сжигания ископаемого топлива. это определяет будущее развитие планеты ".
