Zamislite obrise Chicaga. Sada ga zamislite pod gotovo 2 kilometra leda. Tako je izgledao krajolik na vrhuncu posljednjeg ledenog doba.
U opsegu Zemljine nedavne geološke povijesti, ovo ne bi bio tako neobičan prizor. U proteklih 2,6 milijuna godina (ili ono što je poznato kao kvartarno razdoblje), planet je prošao više od 50 ledenih doba, s toplijim međuglacijalnim razdobljima između.
Ali što uzrokuje da se ledene plohe i ledenjaci povremeno šire? Ledeno doba pokreće složen, međusobno povezan faktor, koji uključuju položaj Zemlje u Sunčevom sustavu i više lokalnih utjecaja, poput razine ugljičnog dioksida. Znanstvenici još uvijek pokušavaju razumjeti kako ovaj sustav funkcionira, pogotovo zato što su klimatske promjene uzrokovane ljudima možda trajno prekinule ciklus.
Tek prije nekoliko stoljeća znanstvenici su počeli prepoznavati naznake prošlih dubokih smrzavanja. Sredinom 19. stoljeća, švicarsko-američki prirodoslovac Louis Agassiz dokumentirao je tragove koje su ledenjaci ostavili na Zemlji, poput nestalih stijena i ogromnih gomila krhotina, poznatih kao morare, za koje se sumnja da su ih stari ledenjaci nosili i gurani na velike udaljenosti.
Krajem 19. stoljeća znanstvenici su imenovali četiri ledena doba koja su se dogodila tijekom pleistocenske epohe, a trajala je od prije oko 2,6 milijuna godina do prije oko 11 700 godina. Tek tek desetljećima kasnije, istraživači su shvatili da ova hladna razdoblja dolaze s puno više pravilnosti.
Glavni pomak u razumijevanju ciklusa ledenih doba dogodio se četrdesetih godina prošlog vijeka, kada je srpski astrofizičar Milutin Milankovitch predložio ono što je postalo poznato kao Milankovičevi ciklusi, uvid u kretanje Zemlje koji se i danas koristi za objašnjenje klimatskih promjena.
Milankovitch je podcrtao tri glavna načina na koje Zemljina orbita varira u odnosu na sunce, rekao je Mark Maslin, profesor paleoklimatologije na University College Londonu. Ti čimbenici određuju koliko sunčevog zračenja (drugim riječima topline) doseže planeta.
Prvo, tu je ekscentrični oblik Zemljine orbite oko sunca koji varira od gotovo kružne do eliptične u 96-godišnjem ciklusu. "Razlog zašto ima tu izbočinu je taj što Jupiter, koji predstavlja 4% mase našeg Sunčevog sustava, ima snažan gravitacijski učinak, koji Zemljinu orbitu pomiče prema van, a zatim natrag", objasnio je Maslin.
Drugo, postoji nagib Zemlje, zbog čega imamo godišnja doba. Nagnuta os Zemljine rotacije znači da je jedna hemisfera uvijek nagnuta od sunca (izaziva zimu), dok je druga nagnuta prema suncu (uzrokuje ljeto). Kut tog nagiba varira u ciklusu od oko 41.000 godina, što mijenja koliko su godišnja doba ekstremna, rekao je Maslin. "Ako je uspravnije, onda će, naravno, ljeta biti manje topla, a zima će biti malo manje hladna."
Treće, postoji kolebanje Zemljine nagnute osi, koje se kreće kao da se vrti. "Ono što se događa jest da kutni zamah Zemlje koji se kreće i kreće vrlo brzo jednom dnevno uzrokuje da se i os pomiče", rekao je Maslin. Ta zamah javlja se u ciklusu od 20 000 godina.
Milankovitch je utvrdio da su orbitalni uvjeti za hladna ljeta osobito važni prekursori ledenog doba. "Zimi ćete uvijek imati led", rekao je Maslin. "Da biste izgradili ledeno doba, treba vam dio tog leda preživjeti do ljeta."
Ali, za prijelaz u ledeno doba, orbitalne pojave same po sebi nisu dovoljne. Stvarni uzrok ledenog doba temeljna je povratna informacija klimatskog sustava, rekao je Maslin. Znanstvenici još uvijek nerviraju kako različiti okolišni čimbenici utječu na ledenjak i deglacijaciju, no nedavna istraživanja pokazuju da razine stakleničkih plinova u atmosferi igraju važnu ulogu.
Na primjer, znanstvenici iz Potsdamskog instituta za istraživanje utjecaja na klimu (PIK) u Njemačkoj pokazali su da je napad proteklih ledenih doba pokrenut uglavnom smanjenjem ugljičnog dioksida i da je dramatično povećanje ugljičnog dioksida u atmosferi zbog uzrokovao emisije, vjerovatno je suzbio napad sljedeće ledeno doba do 100.000 godina.
"Kao i nijedna druga sila na planeti, ledena doba oblikovala su globalno okruženje i time odredila razvoj ljudske civilizacije", kaže u izjavi Hans Joachim Schellnhuber, tada direktor PIK-a i koautor jedne od tih studija u 2016. "Na primjer, svoje plodno tlo dugujemo posljednjem ledenom dobu koje je isklesalo i današnje krajolike, ostavljajući ledenjake i rijeke iza sebe, tvoreći fjorde, mora i jezera. Međutim, danas je čovječanstvo svojim emisijama izgaranjem fosilnih goriva. što određuje budući razvoj planeta. "
