Уявіть горизонт Чикаго. А тепер уявіть це під льодом майже на 2 милі. Ось так виглядав пейзаж у пік останнього льодовикового періоду.
У межах недавньої геологічної історії Землі це не було б таким незвичним видовищем. За останні 2,6 мільйона років (або те, що відомо як четвертинний період) планета пережила понад 50 льодових епох, між якими тепліші міжльодовикові періоди.
Але що змушує льодовикові покриви та льодовики періодично розширюватися? Льодовикові епохи визначаються складним, взаємопов'язаним набором факторів, що включають положення Землі у Сонячній системі та інші локальні впливи, як, наприклад, рівень вуглекислого газу. Вчені досі намагаються зрозуміти, як працює ця система, тим більше, що кліматичні зміни, спричинені людиною, можуть назавжди порушити цикл.
Лише кілька століть тому вчені почали розпізнавати натяки на минулі глибокі замерзання. У середині 19 століття швейцарсько-американський натураліст Луїс Агассіс задокументував сліди, які на Землі залишили льодовики, такі як неміцні скелі та гігантські кучи сміття, відомі як морени, які він підозрював, що древні льодовики переносили і висунуті на великі відстані.
До кінця 19 століття вчені назвали чотири крижані епохи, що відбулися в епоху Плейстоцену, яка тривала приблизно від 2,6 мільйонів років тому до приблизно 11 700 років тому. Тільки через десятиліття пізніше дослідники зрозуміли, що ці холодні періоди наступають із значно більшою регулярністю.
Основний прорив у розумінні циклів льодовикового періоду стався в 40-х роках минулого століття, коли сербський астрофізик Мілутін Міланкович запропонував те, що стало відомим під назвою циклів Міланковича, уявлення про рух Землі, який досі використовується для пояснення зміни клімату.
Міланкович окреслив три основні способи зміни орбіти Землі по відношенню до сонця. Про це розповів Марк Маслін, професор палеокліматології університетського коледжу в Лондоні. Ці фактори визначають, скільки сонячної радіації (іншими словами, тепла) досягає планети.
По-перше, існує ексцентрична форма орбіти Землі навколо Сонця, яка змінюється від майже кругової до еліптичної на циклі 96 000 років. "Причина, по якій виникає ця опуклість, полягає в тому, що Юпітер, який становить 4% маси нашої Сонячної системи, має сильний гравітаційний ефект, який зміщує орбіту Землі назовні, а потім назад", - пояснив Маслін.
По-друге, є нахил Землі, через що ми маємо пори року. Нахилена вісь обертання Землі означає, що одна півсфера завжди нахиляється від сонця (спричиняючи зиму), а інша схиляється до сонця (спричиняючи літо). Кут цього нахилу змінюється в циклі близько 41 000 років, що змінює настільки екстремальні сезони, сказав Маслін. "Якщо більш вертикально, то, звичайно, літо буде менш теплим, а зима буде трохи менш холодною".
По-третє, є коливання нахиленої осі Землі, яка рухається так, ніби це спінінг. "Що відбувається, це те, що кутовий імпульс Землі дуже швидко обертається навколо одного разу на день, і вісь коливається навколо", - сказав Маслін. Ця коливання відбувається на 20 000-річному циклі.
Міланкович визначив, що орбітальні умови для прохолодного літа особливо важливі попередники крижаних епох. "Взимку у тебе завжди буде лід", - сказав Маслін. "Щоб побудувати крижану епоху, вам потрібно, щоб частина цього льоду вижила до літа".
Але для переходу в крижану епоху лише орбітальних явищ недостатньо. Справжня причинність крижаного періоду є основоположним відгуком в кліматичній системі, сказав Маслін. Вчені досі дратують, як різні фактори навколишнього середовища впливають на зледеніння та деглацирування, але останні дослідження показали, що рівень парникових газів в атмосфері відіграє важливу роль.
Наприклад, вчені з Інституту досліджень впливу на клімат у Потсдамі (PIK) у Німеччині показали, що настання минулих льодових епох було викликане головним чином зниженням вуглекислого газу та різким збільшенням вуглекислого газу в атмосфері через викликав викиди, ймовірно, придушив наступ наступного льодовикового періоду до 100 000 років.
"Як і жодна інша сила на планеті, крижані епохи сформували глобальне середовище і тим самим визначили розвиток людської цивілізації", - заявив у заяві Ганс Йоахім Шеллнхубер, тодішній директор PIK та співавтор одного з цих досліджень. у 2016 р. "Наприклад, ми зобов'язані нашій родючій грунті до останнього льодовикового періоду, який також вирізав сьогоднішні ландшафти, залишаючи позаду льодовики та річки, утворюючи фіорди, морени та озера. Однак сьогодні це людство зі своїми викидами від спалювання викопного палива. що визначає майбутній розвиток планети ".
