ЧТО ТАКОЕ ЛЕДНИКОВЫЙ ПЕРИОД?

Send

Ученые уже давно знают, что Земля проходит через циклы климатических изменений. Из-за изменений в орбите Земли, геологических факторов и / или изменений в солнечной энергии Земля иногда испытывает значительное снижение ее поверхностных и атмосферных температур. Это приводит к длительным периодам оледенения, или к тому, что более широко известно как «ледниковый период».

Эти периоды характеризуются ростом и расширением ледяных щитов по всей поверхности Земли, что происходит каждые несколько миллионов лет. По определению, мы все еще находимся в последнем великом ледниковом периоде, который начался в позднюю плиоценовую эпоху (около 2,58 млн. Лет назад), и в настоящее время мы находимся в межледниковом периоде, характеризующемся отступлением ледников.

Определение:

Хотя термин «ледниковый период» иногда широко используется для обозначения холодных периодов в истории Земли, это, как правило, противоречит сложности ледниковых периодов. Наиболее точным определением будет то, что ледниковые периоды - это периоды, когда ледяные щиты и ледники расширяются по всей планете, которые соответствуют значительным падениям глобальных температур и могут длиться миллионы лет.

Во время ледникового периода наблюдаются значительные различия в температуре между экватором и полюсами, и температура на глубоководных уровнях также снижается. Это позволяет расширять большие ледники (сравнимые с континентами), покрывая большую часть поверхности планеты. Начиная с докембрийской эры (около 600 миллионов лет назад), ледниковые периоды происходили в широких космических интервалах около 200 миллионов лет.

История обучения:

Первым ученым, теоретизировавшим о прошлых ледниковых периодах, был швейцарский инженер 18-го века и географ Пьер Мартель. В 1742 году, посещая альпийскую долину, он писал о рассеянии крупных скал в неустойчивых образованиях, которые местные жители приписывают ледникам, которые когда-то простирались намного дальше. Подобные объяснения начали появляться в последующие десятилетия для аналогичных моделей распределения валунов в других частях мира.

С середины 18-го века европейские ученые все чаще стали рассматривать лед как средство транспортировки скалистого материала. Это включало наличие валунов в прибрежных районах в Прибалтике и на Скандинавском полуострове. Тем не менее, именно датско-норвежский геолог Йенс Эсмарк (1762–1839) впервые доказал существование последовательности всемирных ледниковых периодов.

Эта теория была подробно изложена в статье, которую он опубликовал в 1824 году, в которой он предположил, что изменения климата Земли (которые были связаны с изменениями на ее орбите) несут ответственность. За этим последовал в 1832 году немецкий геолог и профессор лесного хозяйства Альбрехт Рейнхард Бернхарди, рассуждающий о том, как полярные ледяные шапки могли когда-то доходить до умеренных зон мира.

В это же время немецкий ботаник Карл Фридрих Шимпер и швейцарско-американский биолог Луи Агассиз начали самостоятельно разрабатывать собственную теорию о глобальном оледенении, что привело к тому, что Шимпер ввел термин «ледниковый период» в 1837 году. К концу 19 века теория ледникового периода постепенно начал получать широкое признание по поводу того, что Земля постепенно остыла от своего первоначального расплавленного состояния.

К 20-му веку сербский эрудит Милутин Миланкович разработал свою концепцию миланковских циклов, которая связывала долговременные изменения климата с периодическими изменениями орбиты Земли вокруг Солнца. Это дало наглядное объяснение ледниковых периодов и позволило ученым прогнозировать, когда значительные изменения климата Земли могут произойти снова.

Доказательства ледниковых периодов:

Существует три вида доказательств теории ледникового периода, которые варьируются от геологического и химического до палеонтологического (то есть, окаменелости). Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки и помог ученым выработать общее представление о влиянии ледниковых периодов на геологические данные за последние несколько миллиардов лет.

Геологические: Геологическое свидетельство включает в себя очистку и царапание горной породы, резные долины, образование своеобразных типов хребтов и отложение неуплотненного материала (морен) и крупных пород в неустойчивых формациях. Хотя именно такого рода доказательства и привели к теории ледникового периода, она остается темпераментной.

С одной стороны, последовательные периоды оледенения по-разному влияют на регион, который имеет тенденцию искажать или стирать геологические данные с течением времени. Кроме того, геологические данные трудно точно датировать, что вызывает проблемы, когда речь идет о точной оценке продолжительности ледникового и межледникового периодов.

Химические: Это в основном состоит из изменений соотношения изотопов в ископаемых, обнаруженных в образцах отложений и горных пород. Для более поздних ледниковых периодов ледяные керны используются для построения глобального температурного рекорда, в основном из-за присутствия более тяжелых изотопов (которые приводят к более высоким температурам испарения). Они также часто содержат пузырьки воздуха, которые проверяются для оценки состава атмосферы в то время.

Однако ограничения возникают из-за различных факторов. Основными среди них являются изотопные отношения, которые могут оказать смущающее влияние на точное датирование. Но что касается самых последних ледниковых и межледниковых периодов (то есть в течение последних нескольких миллионов лет), образцы кернов ледяного керна и океанических отложений остаются наиболее надежной формой доказательств.

Палеонтологический: Это доказательство состоит из изменений в географическом распределении окаменелостей. В основном, организмы, которые процветают в более теплых условиях, вымирают в ледниковые периоды (или сильно ограничиваются в более низких широтах), в то время как адаптированные к холоду организмы процветают в этих же широтах. Следовательно, уменьшение количества окаменелостей в более высоких широтах свидетельствует о распространении ледниковых покровов.

Это свидетельство также может быть трудно интерпретировать, поскольку оно требует, чтобы окаменелости соответствовали изучаемому геологическому периоду. Это также требует, чтобы отложения в широких диапазонах широт и длительных периодов времени имели четкую корреляцию (из-за изменений земной коры во времени). Кроме того, есть много древних организмов, которые показали способность выживать при изменениях условий в течение миллионов лет.

В результате ученые полагаются на комбинированный подход и множество линий доказательств, где это возможно.

Причины ледниковых периодов:

Научный консенсус заключается в том, что несколько факторов способствуют наступлению ледниковых периодов. К ним относятся изменения орбиты Земли вокруг Солнца, движение тектонических плит, изменения солнечного излучения, изменения в составе атмосферы, вулканическая активность и даже воздействие крупных метеоритов. Многие из них взаимосвязаны, и точная роль, которую играет каждая из них, является предметом дискуссий.

Земная орбита: По существу, орбита Земли вокруг Солнца подвержена циклическим изменениям во времени, явлению, также известному как циклы Миланковича (или Миланковича). Они характеризуются изменением расстояний от Солнца, прецессией земной оси и изменяющимся наклоном земной оси - все это приводит к перераспределению солнечного света, получаемого Землей.

Наиболее убедительные доказательства орбитального воздействия Миланковича тесно связаны с самым недавним (и изученным) периодом в истории Земли (около 400 000 лет). В этот период сроки ледникового и межледникового периодов настолько близки к изменениям в периодах орбитального форсирования Миланковича, что это наиболее широко распространенное объяснение последнего ледникового периода.

Тектонические плиты:Геологические данные показывают очевидную корреляцию между наступлением ледниковых периодов и положением континентов Земли. В течение этих периодов они находились в положениях, которые нарушали или блокировали поток теплой воды к полюсам, что позволяло образовываться ледяным покровам.

Это, в свою очередь, увеличило альбедо Земли, что уменьшает количество солнечной энергии, поглощаемой атмосферой и земной корой. Это привело к созданию петли положительной обратной связи, где продвижение ледяных щитов еще больше увеличило альбедо Земли и позволило увеличить охлаждение и оледенение. Это будет продолжаться до тех пор, пока наступление парникового эффекта не завершит период оледенения.

Основываясь на прошлых ледниковых периодах, были определены три конфигурации, которые могут привести к ледниковому периоду: континент, расположенный на вершине полюса Земли (как Антарктида сегодня); полярное море не имеет выхода к морю (как Северный Ледовитый океан сегодня); и суперконтинент, покрывающий большую часть экватора (как это сделал Родиния в криогенный период).

Кроме того, некоторые ученые считают, что гималайская горная цепь, которая образовалась 70 миллионов лет назад, сыграла важную роль в самый последний ледниковый период. Увеличивая общее количество осадков на Земле, он также увеличил скорость удаления CO 2 из атмосферы (тем самым уменьшая парниковый эффект). Его существование также соответствует долгосрочному снижению средней температуры Земли за последние 40 миллионов лет.

Состав атмосферы: Существуют доказательства того, что уровни парниковых газов падают с продвижением ледниковых щитов и повышаются с их отступлением. Согласно гипотезе «снежного кома Земли», когда лед полностью или почти полностью покрывал планету, по крайней мере, один раз в прошлом, ледниковый период позднего протерозоя был закончен повышением уровня CO2 в атмосфере, что было связано с вулканическим высыпания.

Тем не менее, есть те, кто предполагает, что повышение уровня углекислого газа могло служить механизмом обратной связи, а не причиной. Например, в 2009 году международная группа ученых подготовила исследование под названием «Последний ледниковый максимум», которое показало, что увеличение солнечного излучения (то есть энергии, поглощаемой Солнцем) обеспечило первоначальное изменение, тогда как парниковые газы составили величина изменения.

Основные ледниковые периоды:

Ученые определили, что как минимум пять основных ледниковых периодов имели место в истории Земли. К ним относятся гуронский, криогенный, андско-сахарский, каруский и четвертичный ледниковые периоды. Гуронский ледниковый период датируется ранним протцерозойским эоном, примерно 2,4-2,1 миллиарда лет назад, на основании геологических данных, обнаруженных к северу и северо-востоку от озера Гурон (и сопоставленных с отложениями, обнаруженными в Мичигане и Западной Австралии).

Криогенный ледниковый период длился от 850 до 630 миллионов лет назад и был, пожалуй, самым суровым в истории Земли. Считается, что в этот период ледниковые щиты достигли экватора, что привело к сценарию «Земля снежного кома». Также считается, что он закончился из-за внезапного увеличения вулканической активности, которая вызвала парниковый эффект, хотя (как отмечалось), это является предметом дискуссий.

Ледниковый период Анд-Сахары произошел в поздний ордовикский и силурский период (примерно 460–420 миллионов лет назад). Как следует из названия, данные, представленные здесь, основаны на геологических образцах, взятых у горного хребта Тассили-н-Аджер в западной Сахаре, и сопоставлены с данными, полученными из горной цепи Анд в Южной Америке (а также на Аравийском полуострове и юге). Бассейн Амазонки).

Ледниковый период в Кару объясняется эволюцией наземных растений в начале девонского периода (около 360–260 миллионов лет назад), что привело к долгосрочному повышению уровня кислорода в планете и снижению уровня СО2 - что привело к глобальному росту. охлаждения. Он назван в честь осадочных отложений, которые были обнаружены в регионе Кару, Южная Африка, с соответствующими доказательствами, найденными в Аргентине.

Нынешний ледниковый период, известный как плиоцен-четвертичное оледенение, начался около 2,58 млн. Лет назад во время позднего плиоцена, когда началось распространение ледяных щитов в Северном полушарии. С тех пор мир пережил несколько ледниковых и межледниковых периодов, когда ледовые щиты продвигались и отступали в масштабах времени от 40 000 до 100 000 лет.

Земля в настоящее время находится в межледниковом периоде, и последний ледниковый период закончился около 10000 лет назад. То, что осталось от континентальных ледниковых щитов, которые когда-то простирались по всему земному шару, теперь ограничено Гренландией и Антарктикой, а также более мелкими ледниками - такими, как тот, что покрывает остров Баффина.

Антропогенное изменение климата:

Точная роль, которую играют все механизмы, к которым приписывают ледниковые периоды - то есть орбитальное воздействие, солнечное воздействие, геологическую и вулканическую активность - еще не полностью поняты. Однако, учитывая роль выбросов углекислого газа и других парниковых газов, в последние десятилетия возникла серьезная обеспокоенность тем, какие долгосрочные последствия будет иметь деятельность человека на планете.

Например, по крайней мере в двух основных ледниковых периодах, криогенном и ледниковом периодах Karoo, считается, что увеличение и уменьшение содержания парниковых газов в атмосфере сыграло важную роль. Во всех других случаях, когда считается, что орбитальное воздействие является основной причиной окончания ледникового периода, увеличение выбросов парниковых газов по-прежнему было причиной отрицательной обратной связи, которая привела к еще большему повышению температуры.

Добавление CO2 в результате деятельности человека также сыграло непосредственную роль в климатических изменениях, происходящих во всем мире. В настоящее время сжигание ископаемого топлива людьми является крупнейшим источником выбросов углекислого газа (около 90%) во всем мире, который является одним из основных парниковых газов, который позволяет радиационному воздействию (так называемый парниковый эффект).

В 2013 году Национальное управление океанических и атмосферных исследований объявило, что уровень содержания CO2 в верхних слоях атмосферы впервые с начала измерений в 19 веке достиг 400 частей на миллион (ppm). Исходя из текущих темпов роста выбросов, по оценкам НАСА, уровень углерода может достичь 550–800 ppm в следующем столетии.

В случае первого сценария НАСА ожидает повышение средней глобальной температуры на 2,5 ° C (4,5 ° F), что было бы устойчивым. Однако, если последний сценарий подтвердится, глобальные температуры повысятся в среднем на 4,5 ° C (8 ° F), что сделает жизнь во многих частях планеты ненадежной. По этой причине изыскиваются альтернативы для разработки и широкого коммерческого внедрения.

Более того, согласно исследованию 2012 года, опубликованному в Природоведение- под названием «Определение естественной длины нынешнего межледниковья» - выбросы СО2 человеком также должны отложить следующий ледниковый период. Используя данные об орбите Земли для расчета продолжительности межледниковых периодов, исследовательская группа пришла к выводу, что для следующего льда (ожидаемого через 1500 лет) потребуется, чтобы уровни содержания CO2 в атмосфере оставались ниже около 240 м.д.

Изучение более длинных ледниковых периодов, а также более коротких ледниковых периодов, которые имели место в прошлом Земли, является важным шагом к пониманию того, как климат Земли меняется с течением времени. Это особенно важно, поскольку ученые стремятся определить, какая часть современного изменения климата является антропогенной, и какие возможные контрмеры могут быть разработаны.

Мы написали много статей о журнале «Ледниковый период для космоса». Вот новое исследование, раскрывающее маленький ледниковый период, вызванный вулканизмом, астероид-убийца загнал планету в ледниковый период?

Если вам нужна дополнительная информация о Земле, ознакомьтесь с Руководством НАСА по исследованию Солнечной системы на Земле. А вот ссылка на Обсерваторию Земли НАСА.

Мы также записали эпизод «Астрономического сотворения» о планете Земля. Послушайте, Эпизод 51: Земля и Эпизод 308: Изменение климата.

Источник: