Wyobraź sobie panoramę Chicago. Teraz wyobraź sobie, że znajduje się pod lodem o prawie 2 milach. Tak wyglądał krajobraz na szczycie ostatniej epoki lodowcowej.
W zakresie najnowszej historii geologicznej Ziemi nie byłby to tak niezwykły widok. W ciągu ostatnich 2,6 miliona lat (lub tak zwanego okresu czwartorzędowego) planeta przeszła ponad 50 epok lodowcowych, a między nimi były cieplejsze okresy międzyglodowawcze.
Ale co powoduje okresowe rozszerzanie się lodowców i lodowców? Epoki lodowcowe zależą od złożonego, wzajemnie powiązanego zestawu czynników, obejmujących pozycję Ziemi w Układzie Słonecznym i bardziej lokalne wpływy, takie jak poziomy dwutlenku węgla. Naukowcy wciąż próbują zrozumieć, jak działa ten system, zwłaszcza że zmiany klimatu spowodowane przez człowieka mogły trwale przerwać cykl.
Dopiero kilka wieków temu naukowcy zaczęli rozpoznawać ślady głębokich zamarznięć z przeszłości. W połowie XIX wieku szwajcarsko-amerykański przyrodnik Louis Agassiz udokumentował ślady pozostawione na Ziemi przez lodowce, takie jak nie na miejscu skały i gigantyczne stosy gruzu, zwane morenami, które, jak podejrzewał, nosili starożytne lodowce i przepychane na duże odległości.
Pod koniec XIX wieku naukowcy nazwali cztery epoki lodowcowe, które miały miejsce w epoce plejstocenu, która trwała od około 2,6 miliona lat temu do około 11 700 lat temu. Jednak dopiero po dziesięcioleciach naukowcy zdali sobie sprawę, że te zimne okresy przychodziły z większą regularnością.
Znaczący przełom w zrozumieniu cykli epoki lodowcowej nastąpił w latach 40. XX wieku, kiedy serbski astrofizyk Milutin Milankovitch zaproponował coś, co stało się znane jako cykle Milankovitcha, wgląd w ruch Ziemi, który wciąż jest używany do wyjaśnienia zmienności klimatu dzisiaj.
Mark Maslin, profesor paleoklimatologii z University College London, powiedział Live Milankovitch na trzy główne sposoby, w jakie orbita Ziemi różni się w zależności od słońca. Czynniki te określają, ile promieniowania słonecznego (innymi słowy ciepło) dociera do planety.
Po pierwsze, istnieje ekscentryczny kształt orbity Ziemi wokół Słońca, który zmienia się od niemal kołowego do eliptycznego w cyklu 96 000 lat. „Powodem, dla którego ma to wybrzuszenie, jest to, że Jowisz, który stanowi 4% masy naszego Układu Słonecznego, ma silny efekt grawitacyjny, który przesuwa orbitę Ziemi na zewnątrz, a następnie z powrotem” - wyjaśnił Maslin.
Po drugie, przechylenie Ziemi jest powodem, dla którego mamy pory roku. Nachylona oś obrotu Ziemi oznacza, że jedna półkula zawsze odchyla się od słońca (powodując zimę), a druga - do słońca (powodując lato). Maslin powiedział, że kąt tego nachylenia zmienia się w cyklu około 41 000 lat, co zmienia stopień ekstremalności pór roku. „Jeśli jest bardziej wyprostowany, wówczas oczywiście lato będzie mniej ciepłe, a zima będzie nieco mniej mroźna”.
Po trzecie, chwieje się nachylona oś Ziemi, która porusza się, jakby to był wirujący szczyt. „To, co się dzieje, polega na tym, że pęd kątowy Ziemi obraca się bardzo szybko raz dookoła raz dziennie, co powoduje, że oś również się kołysze” - powiedział Maslin. Ten chwiejność występuje w cyklu 20 000 lat.
Milankovitch stwierdził, że warunki orbitalne na chłodne lata były szczególnie ważnymi prekursorami epoki lodowcowej. „Zimą zawsze będziesz miał lód” - powiedział Maslin. „Aby zbudować epokę lodowcową, musisz przetrwać część tego lodu przez lato”.
Ale, aby przejść do epoki lodowcowej, same zjawiska orbitalne nie wystarczą. Maslin powiedział, że faktyczna przyczyna epoki lodowcowej jest podstawową informacją zwrotną w systemie klimatycznym. Naukowcy wciąż zastanawiają się, jak różne czynniki środowiskowe wpływają na zlodowacenie i deglacjację, ale ostatnie badania sugerują, że poziomy gazów cieplarnianych w atmosferze odgrywają ważną rolę.
Na przykład naukowcy z Poczdamskiego Instytutu Badań nad Wpływem Klimatu (PIK) w Niemczech wykazali, że początek wcześniejszych epok lodowych był spowodowany głównie spadkiem dwutlenku węgla i że dramatyczny wzrost dwutlenku węgla w atmosferze z powodu spowodował emisje, prawdopodobnie powstrzymał początek następnej epoki lodowcowej na okres do 100 000 lat.
„Jak żadna inna siła na planecie, epoki lodowcowe ukształtowały globalne środowisko i tym samym zdeterminowały rozwój ludzkiej cywilizacji” - powiedział w oświadczeniu Hans Joachim Schellnhuber, ówczesny dyrektor PIK i współautor jednego z tych badań w 2016 r. „Na przykład naszą żyzną glebę zawdzięczamy ostatniej epoce lodowcowej, która wykroiła także dzisiejsze krajobrazy, pozostawiając po sobie lodowce i rzeki, tworząc fiordy, moreny i jeziora. Jednak obecnie ludzkość emituje ją ze spalania paliw kopalnych determinuje przyszły rozwój planety. ”
