ŠTO JE LEDENO DOBA?

Send

Znanstvenici već neko vrijeme znaju da Zemlja prolazi kroz cikluse klimatskih promjena. Zbog promjena u Zemljinoj orbiti, geoloških čimbenika i / ili promjena u solarnom izlaganju, Zemlja povremeno doživljava značajna smanjenja temperature površine i atmosfere. To rezultira dugoročnim glacijalnim periodima, ili onim što je više rječito poznato kao "ledeno doba".

Ova razdoblja karakteriziraju porast i širenje ledenih ploha po Zemljinoj površini, što se događa svakih nekoliko milijuna godina. Po definiciji još uvijek smo u posljednjem velikom ledenom dobu - koje je započelo tijekom kasne pliocenske epohe (prije otprilike 2,58 milijuna godina) - i trenutno su u međuglacijalnom razdoblju koje karakterizira povlačenje ledenjaka.

Definicija:

Iako se termin „ledeno doba“ nekad koristi i označava hladna razdoblja u Zemljinoj povijesti, to ima tendenciju vjerovanja u složenost ledenjačkih razdoblja. Najtačnija definicija bila bi da su ledena doba razdoblja kada se ledene ploče i ledenjaci šire širom planeta, što odgovara značajnim padima globalnih temperatura i može trajati milijunima godina.

Za vrijeme ledenog doba postoje značajne temperaturne razlike između ekvatora i polova, a također se pokazalo da temperature na dubinama u morskim vodama padaju. To omogućava da se veliki ledenjaci (usporedivi s kontinentima) šire, pokrivajući veći dio površine planeta. Od prije kambrijske ere (prije oko 600 milijuna godina), ledena doba pojavila se u širokim svemirskim intervalima, oko 200 milijuna godina.

Povijest studija:

Prvi znanstvenik koji je teoretizirao o prošlim glacijalnim razdobljima bio je švicarski inženjer i geograf Pierre Martel iz 18. stoljeća. Godine 1742., tijekom posjeta alpskoj dolini, pisao je o raširenju velikih stijena u nepravilnim formacijama, koje su mještani pripisivali ledenjacima koji su se nekad znatno produžili. Slična pojašnjenja počela su se pojavljivati u slijedećim desetljećima za slične obrasce distribucije balvana u drugim dijelovima svijeta.

Od sredine 18. stoljeća nadalje, europski su znanstvenici sve više počeli razmišljati o ledu kao prijevozu stjenovitog materijala. To je uključivalo prisustvo balvana u obalnim područjima baltičkih država i Skandinavskog poluotoka. Međutim, danski-norveški geolog Jens Esmark (1762.-1839.) Prvi je tvrdio postojanje slijeda svjetskih ledenih doba.

Ta je teorija detaljno iskazana u radu objavljenom 1824. godine u kojem je predložio da su odgovorne za promjene u Zemljinoj klimi (koje su nastale zbog promjena u njenoj orbiti). Slijedio je 1832. njemački geolog i profesor šumarstva Albrecht Reinhard Bernhardi, spekulirajući o tome kako su polarne ledene kapi nekad mogle stići do umjerenih zona svijeta.

U isto su vrijeme njemački botaničar Karl Friedrich Schimper i švicarsko-američki biolog Louis Agassiz započeli samostalno razvijati vlastitu teoriju o globalnom glaciranju, što je dovelo do toga da je Šimper 1837. godine uvrstio pojam "ledeno doba". počeo dobivati široko prihvaćanje zbog shvaćanja da se Zemlja postupno hladila od svog prvobitnog, rastopljenog stanja.

Do 20. stoljeća srpski polim Milutin Milanković razvio je svoj koncept Milankovićevih ciklusa, koji su dugoročne klimatske promjene povezali s periodičnim promjenama Zemljine orbite oko Sunca. Ovo je ponudilo dokazljivo objašnjenje za ledena doba i omogućilo je znanstvenicima da prognoziraju kada će se možda ponovno dogoditi značajne promjene u Zemljinoj klimi.

Dokaz za ledeno doba:

Postoje tri oblika dokaza za teoriju ledenog doba koji se kreću u rasponu od geološkog i kemijskog do paleontološkog (tj. Zapisa o fosilima). Svaka od njih ima svoje posebne prednosti i nedostatke i pomogla je znanstvenicima da razviju opće razumijevanje učinka ledenog doba na geološke snimke u posljednjih nekoliko milijardi godina.

geološka: Geološki dokazi uključuju pročišćavanje kamenja i ogrebotine, urezane doline, formiranje osebujnih vrsta grebena i taloženje nekonsolidiranog materijala (morane) i velikih stijena u nepravilnim formacijama. Iako su takvi dokazi na prvom mjestu teorija ledenog doba, oni i dalje su temperamentni.

Za jednu, uzastopna razdoblja glacijacije imaju različite učinke na regiju, koja vremenom iskrivljuju ili brišu geološke dokaze. Pored toga, teško je točno datirati geološke dokaze koji uzrokuju probleme kad se dobije precizna procjena koliko su trajala razdoblja ledenjaka i interglacijalna razdoblja.

Kemijska: To se uglavnom sastoji od varijacija u omjerima izotopa u fosilima otkrivenim u uzorcima sedimenata i stijena. Za novija lednička razdoblja, ledene jezgre koriste se za izgradnju globalnog temperaturnog rekorda, uglavnom od prisutnosti težih izotopa (koji dovode do viših temperatura isparavanja). Oni često sadrže i mjehuriće zraka, koji se ispituju kako bi se procijenilo sastav atmosfere u to vrijeme.

Međutim, ograničenja proizlaze iz različitih čimbenika. Najvažniji je omjer izotopa koji mogu imati zbunjujući učinak na precizno datiranje. Ali što se tiče najnovijih glacijalnih i međuglacijalnih razdoblja (tj. Tijekom posljednjih nekoliko milijuna godina), uzorci jezgre leda i jezgre oceana ostaju najvjerniji oblik dokaza.

Paleontološki: Taj se dokaz sastoji od promjena u geografskoj distribuciji fosila. U osnovi, organizmi koji uspijevaju u toplijim uvjetima izumiru tijekom ledenjačkih razdoblja (ili postaju vrlo ograničeni na nižim širinama), dok organizmi prilagođeni hladnoći uspijevaju na istim zemljopisnim širinama. Ergo, smanjene količine fosila u višim zemljopisnim širinama pokazatelj su širenja ledenjaka.

Taj je dokaz također teško tumačiti jer zahtijeva da fosili budu relevantni za geološko razdoblje koje se proučava. Također zahtijeva da sedimenti u širokim rasponima zemljopisnih širina i dugim vremenskim razdobljima pokazuju izrazitu povezanost (zbog promjena vremenske Zemljine kore). Pored toga, postoji mnogo drevnih organizama koji su pokazali sposobnost preživljavanja promjena uvjeta već milijunima godina.

Kao rezultat, znanstvenici se oslanjaju na kombinirani pristup i više dokaza gdje god je to moguće.

Uzroci ledenog doba:

Znanstveni konsenzus je da nekoliko faktora doprinosi nastanku ledenih doba. To uključuje promjene u Zemljinoj orbiti oko Sunca, kretanje tektonskih ploča, promjene sunčevog izlaza, promjene atmosferskog sastava, vulkanske aktivnosti, pa čak i utjecaj velikih meteorita. Mnoge su od njih međusobno povezane, a o točnoj se ulozi svake predstave može raspravljati.

Zemljina orbita: U osnovi, Zemljina orbita oko Sunca podložna je cikličkim varijacijama tijekom vremena, fenomenom koji se naziva i Milankovićevim (ili Milankovičevim) ciklusima. Karakteriziraju ih mijenjanje udaljenosti od Sunca, precesija Zemljine osi i promjenjivi nagib Zemljine osi - što sve rezultira preraspodjelom sunčeve svjetlosti koju je primila Zemlja.

Najuvjerljiviji dokazi za orbitalno forsiranje Milankovića u potpunosti odgovaraju najnovijem (i proučenom) razdoblju u Zemljinoj povijesti (oko 400.000 godina). Tijekom tog razdoblja, vrijeme glacijalnih i međuglacijalnih razdoblja toliko je blizu promjenama razdoblja prisiljavanja u Milankovićeve orbite da je to najčešće prihvaćeno objašnjenje za posljednje ledeno doba.

Tektonske ploče:Geološki zapis pokazuje očitu povezanost između početka ledenih doba i položaja Zemljinih kontinenata. Tijekom tih razdoblja, oni su bili na položajima koji su ometali ili blokirali dotok tople vode do stupova, omogućujući tako formiranje ledenih ploča.

To zauzvrat povećava Zemljinu albedo, što smanjuje količinu sunčeve energije apsorbirane od Zemljine atmosfere i kore. To je rezultiralo pozitivnom povratnom vezom, gdje je napredovanje ledenih ploča još više povećalo Zemljinu albedu i omogućilo više hlađenja i glacijacije. To će se nastaviti sve dok nastupom efekta staklene bašte ne prestane razdoblje glacijacije.

Na temelju prošlih ledenih doba identificirane su tri konfiguracije koje bi mogle dovesti do ledenog doba - kontinent koji sjedi iznad zemaljskog pola (kao što to čini Antarktika danas); polarno more bez kopna (kao što je danas Arktički ocean); i super kontinent koji pokriva većinu ekvatora (kao što je Rodinia činio tijekom kriogenijskog razdoblja).

Osim toga, neki znanstvenici smatraju da je himalajski planinski lanac - koji se formirao prije 70 milijuna godina - odigrao veliku ulogu u najnovijem ledenom dobu. Povećanjem ukupne količine oborina na Zemlji, povećao se i stupanj uklanjanja CO² iz atmosfere (čime se smanjuje efekt staklenika). Njegovo postojanje usporedilo je i s dugoročnim padom prosječne temperature Zemlje u posljednjih 40 milijuna godina.

Atmosferski sastav: Postoje dokazi da razina stakleničkih plinova opada s napredovanjem ledenih ploha i raste s njihovim povlačenjem. Prema hipotezi „Zemlja snježne kugle“ - u kojoj je led potpuno ili gotovo gotovo prekrivao planetu barem jednom u prošlosti - ledeno doba kasnog proterozoika bilo je okončano povećanjem razine CO² u atmosferi, što se pripisuje vulkanskoj erupcije.

Međutim, postoje oni koji sugeriraju da bi povećana razina ugljičnog dioksida mogla poslužiti kao povratni mehanizam, a ne kao uzrok. Na primjer, 2009. godine međunarodni tim znanstvenika stvorio je studiju pod nazivom "Posljednji ledeni maksimum" - koja je ukazivala da porast sunčevog zračenja (tj. Energija apsorbirana od Sunca) daje početnu promjenu, dok staklenički plinovi predstavljaju veličina promjene.

Glavno ledeno doba:

Znanstvenici su utvrdili da se u povijesti Zemlje dogodilo najmanje pet glavnih ledenih doba. Tu spadaju huronsko, kriogenijsko, andsko-saharsko, karoojsko i kvarterno ledeno doba. Huronsko ledeno doba datirano je ranim prozerozojskim eonom prije otprilike 2,4 do 2,1 milijarde godina, na temelju geoloških dokaza koji su zabilježeni sjeverno i sjeveroistočno od jezera Huron (a odnose se na naslage pronađene u Michiganu i zapadnoj Australiji).

Liodno doba kriogena trajalo je prije otprilike 850 do 630 milijuna godina, a bilo je možda i najteže u povijesti Zemlje. Vjeruje se da su u tom razdoblju ledenjaci ledenog leda dosegli ekvator, što je dovelo do scenarija "Zemlja snježne kugle". Također se vjeruje da je okončan zbog naglog porasta vulkanske aktivnosti koji je pokrenuo efekt staklenika, iako je (kao što je napomenuto) o tome predmet rasprave.

Andsko-saharsko ledeno doba dogodilo se tijekom kasnog ordovicija i razdoblja silurara (prije otprilike 460 do 420 milijuna godina). Kao što ime sugerira, dokazi se ovdje temelje na geološkim uzorcima uzetim s planinskog lanca Tassili n'Ajjer u zapadnoj Sahari, a povezani su dokazima dobivenim iz planinskog lanca Anda u Južnoj Americi (kao i s Arapskog poluotoka i na jugu Sliv Amazone).

Ledeno doba Karoo-a pripisuje se evoluciji kopnenih biljaka tijekom početka devonskog razdoblja (prije otprilike 360 do 260 milijuna godina) što je uzrokovalo dugoročno povećanje planetarnih razina kisika i smanjenje razine CO2 - što vodi do globalne hlađenje. Ime je dobila po sedimentnim naslagama koje su otkrivene u regiji Karoo u Južnoj Africi, a korelacijski dokazi pronađeni su u Argentini.

Sadašnje ledeno doba, poznato kao pliocensko-kvartarno glaciranje, započelo je prije otprilike 2,58 milijuna godina tijekom kasnog pliocena, kada je počelo širenje ledenih ploha na sjevernoj hemisferi. Od tada svijet proživljava nekoliko ledenih i međuglacijalnih razdoblja u kojima se ledene ploče pomiču i povlače na vremenskim razmacima od 40.000 do 100.000 godina.

Zemlja se trenutno nalazi u međuglacijalnom razdoblju, a posljednje glacijalno razdoblje završilo je prije otprilike 10 000 godina. Ostaci kontinentalnih ledenih ploha koje su se nekoć prostirale diljem svijeta sada su ograničene na Grenland i Antarktik, kao i na manjim ledenjacima - poput onoga koji pokriva otok Baffin.

Antropogene klimatske promjene:

Točna uloga koju igraju svi mehanizmi kojima se ledeno doba pripisuje - tj. Orbitalno forsiranje, solarno prisiljavanje, geološka i vulkanska aktivnost - još uvijek nije potpuno razjašnjena. Međutim, s obzirom na ulogu ugljičnog dioksida i drugih emisija stakleničkih plinova, u posljednjim desetljećima vlada velika zabrinutost kakvi će dugoročni učinci imati čovjekova aktivnost na planetu.

Na primjer, u najmanje dva velika ledena doba, kriogenijsko i karoo ledeno doba, povećava se i smanjuje atmosferski staklenički plinovi koji igraju veliku ulogu. U svim ostalim slučajevima, u kojima se veruje da je orbitalno forsiranje glavni uzrok završetka ledenog doba, povećane emisije stakleničkih plinova i dalje su bile odgovorne za negativne povratne informacije koje su dovele do još većih porasta temperature.

Dodatak CO2 ljudskom aktivnošću također je igrao izravnu ulogu u klimatskim promjenama koje se događaju širom svijeta. Trenutno izgaranje fosilnih goriva od strane ljudi predstavlja najveći izvor emisije ugljičnog dioksida (oko 90%) u svijetu, što je jedan od glavnih stakleničkih plinova koji omogućava zračenje (tzv. Efekt staklenika).

Nacionalna uprava za okeane i atmosferu objavila je 2013. godine da je razina CO2 u gornjoj atmosferi dosegla 400 dijelova na milijun (ppm), prvi put od kada su mjerenja započela u 19. stoljeću. Na temelju trenutne stope kojom emisije rastu, NASA procjenjuje da bi razina ugljika mogla doseći između 550 i 800 ppm u narednom stoljeću.

Ako je slučaj prethodni, NASA predviđa porast prosječnih globalnih temperatura od 2,5 ° C (4,5 ° F), što bi bilo održivo. Međutim, ako se pokaže potonji scenarij, globalne će se temperature povisiti u prosjeku za 4,5 ° C, što bi učinilo život neizdrživim za mnoge dijelove planete. Iz tog razloga se traže alternative za razvoj i široko komercijalno usvajanje.

Štoviše, pokazalo je istraživanje iz 2012. objavljeno u Geoznanost prirode- pod naslovom "Određivanje prirodne duljine trenutnog međuglavna" - očekuje se da će i emisije CO² u čovjeku odgoditi sljedeće ledeno doba. Koristeći podatke o Zemljinoj orbiti za izračunavanje duljine međuglacijalnih razdoblja, istraživački tim zaključio je da će za sljedeći led (očekuje se u 1500 godina) atmosferska razina CO2 ostati ispod oko 240 ppm.

Saznanje više o dužem ledenom dobu, kao i kraćim ledenjačkim razdobljima koja su se odvijala u prošlosti Zemlje, važan je korak prema razumijevanju kako se klimatska promjena Zemlje vremenom mijenja. To je posebno važno jer znanstvenici nastoje utvrditi koliko je modernih klimatskih promjena čovjek stvorio, i koje su moguće protumjere.

Napisali smo mnogo članaka o ledenom dobu za svemirski magazin. Evo nove studije koja otkriva malo ledeno doba pokrenuto vulkanizmom, je li asteroid ubojice doveo planetu u ledeno doba? Je li postojala zemlja lushball? I izlazi li Mars iz ledenog doba?

Ako želite više informacija o Zemlji, pogledajte NASA-in vodič za istraživanje solarnog sustava na Zemlji. A ovdje je veza do NASA-inog opservatorija.

Također smo snimili epizodu Astronomy Cast-a o planeti Zemlji. Slušajte ovdje, epizoda 51: Zemlja i epizoda 308: Klimatske promjene.

Izvor: