КАКВО Е ЛЕДНИКОВ ПЕРИОД?

Send

Учените от известно време знаят, че Земята преминава през цикли на климатични промени. Поради промените в земната орбита, геоложки фактори и / или промени в слънчевата енергия, понякога Земята изпитва значителни намаления на повърхностните и атмосферните си температури. Това води до дългосрочни периоди на заледяване или по-познато като „ледена епоха“.

Тези периоди се характеризират с растежа и разширяването на ледените покривки по земната повърхност, което се случва на всеки няколко милиона години. По дефиниция ние все още сме в последната голяма ледникова епоха - започнала през късната плиоценска епоха (около 2,58 милиона години) - и в момента са в междуледникови периоди, характеризиращи се с оттегляне на ледници.

Определение:

Докато понятието „ледена епоха“ се използва понякога за обозначаване на студените периоди в историята на Земята, това е склонно да вярва в сложността на ледниковите периоди. Най-точното определение би било, че ледените епохи са периоди, когато ледените покривки и ледниците се разширяват по цялата планета, които съответстват на значителни спадове на глобалните температури и могат да продължат милиони години.

По време на ледников период има значителни температурни разлики между екватора и полюсите, а също така е показано, че температурите на дълбоководните нива спадат. Това позволява големи ледници (сравними с континентите) да се разширяват, покривайки голяма част от повърхността на планетата. От предкамбрийската епоха (преди около 600 милиона години) ледниковите епохи настъпват на широко космически интервали от около 200 милиона години.

История на обучението:

Първият учен, който теоретизира за минали ледникови периоди, е швейцарският инженер и географ от 18 век Пиер Мартел. През 1742 г., докато посещава алпийска долина, той пише за разпръскването на големи скали в хаотични образувания, които местните приписват на ледниците, които някога са се простирали много по-далеч. Подобни обяснения започнаха да се появяват през следващите десетилетия за подобни модели на разпространение на валуни в други части на света.

От средата на 18 век нататък европейските учени все повече започват да разглеждат леда като средство за транспортиране на скален материал. Това включваше присъствието на валуни в крайбрежните райони в балтийските държави и скандинавския полуостров. Въпреки това, датско-норвежкият геолог Йенс Есмарк (1762-1839) е първият аргумент за съществуването на последователност от ледникови епохи в целия свят.

Тази теория е подробно описана в публикуван през 1824 г. документ, в който той предполага, че промените в климата на Земята (които се дължат на промени в орбитата му) са отговорни. Това е последвано през 1832 г. от германския геолог и професор по горско стопанство Албрехт Райнхард Бернарди, който спекулира как полярните ледени шапки някога са достигали до умерените зони на света.

В същото време германският ботаник Карл Фридрих Шимпър и швейцарско-американският биолог Луис Агасис започват самостоятелно разработването на собствена теория за глобалното заледяване, което води до това, че Шимпър въвежда термина „ледена епоха“ през 1837 г. В края на 19 век теорията на ледената епоха постепенно започна да придобива широко приемане от схващането, че Земята се охлажда постепенно от първоначалното си, разтопено състояние.

До 20 век сръбският полимат Милутин Миланкович разработва концепцията си за цикли на Миланович, които свързват дългосрочните климатични промени с периодичните промени в земната орбита около Слънцето. Това предложи обяснимо обяснение за ледниковите епохи и позволи на учените да направят прогнози за това, когато отново могат да настъпят значителни промени в климата на Земята.

Доказателство за ледникови периоди:

Съществуват три форми на доказателства за теорията за ледниковата епоха, които варират от геоложката и химическата до палеонтологичната (т.е. записа на изкопаемите). Всяка от тях има своите специфични предимства и недостатъци и е помогнала на учените да развият общо разбиране на ефекта, който ледните епохи оказват върху геоложките записи през последните няколко милиарда години.

геоложки: Геоложките доказателства включват скалиране на скали и надраскване, издълбани долини, образуване на особени видове хребети и отлагане на неконсолидиран материал (морени) и големи скали в хаотични образувания. Докато този вид доказателства е това, което доведе до теорията за ледената епоха на първо място, то остава темпераментно.

От една страна, последователните периоди на заледяване имат различни ефекти върху даден регион, което има тенденция да изкривява или заличава геоложки доказателства във времето. Освен това, геоложки доказателства са трудни за датата точно, което създава проблеми, когато става въпрос за получаване на точна оценка за това колко са продължили ледниковите и междуледникови периоди.

химичните: Това се състои до голяма степен от вариации в съотношенията на изотопи във фосили, открити в проби от утайки и скали. За по-новите ледникови периоди ледените ядра се използват за изграждане на глобален температурен рекорд, до голяма степен от наличието на по-тежки изотопи (които водят до по-високи температури на изпаряване). Те често съдържат и мехурчета въздух, които се изследват, за да се оцени състава на атмосферата по това време.

Ограниченията обаче възникват от различни фактори. Най-важното сред тях са изотопните съотношения, които могат да имат смущаващ ефект върху точното датиране. Но що се отнася до най-новите ледникови и междуледникови периоди (т.е. през последните няколко милиона години), пробите от ядро на ледено ядро и океански утайки остават най-доверената форма на доказателство.

палеонтология: Това доказателство се състои в промени в географското разпределение на вкаменелостите. По принцип организмите, които процъфтяват в по-топли условия, изчезват през ледниковите периоди (или стават силно ограничени в по-ниските ширини), докато адаптираните към студа организми процъфтяват в същите тези географски ширини. Ерго, намаленото количество вкаменелости в по-високите ширини е индикация за разпространението на ледникови ледникови покриви.

Тези доказателства също могат да бъдат трудни за интерпретиране, тъй като изискват вкаменелостите да са от значение за изследвания геоложки период. Освен това се изисква седиментите в широки граници на ширини и дълги периоди от време да показват отчетлива зависимост (поради промените в земната кора във времето). Освен това има много древни организми, които са показали способността да оцелеят промените в условията в продължение на милиони години.

В резултат на това учените разчитат на комбиниран подход и множество доказателства, когато това е възможно.

Причини за ледникови периоди:

Научният консенсус е, че няколко фактора допринасят за настъпването на ледникови периоди. Те включват промени в орбитата на Земята около Слънцето, движение на тектонични плочи, промени в слънчевия изход, промени в атмосферния състав, вулканична активност и дори въздействието на големи метеорити. Много от тях са взаимосвързани и точната роля, която всяка игра играе, подлежи на обсъждане.

Земна орбита: По същество орбитата на Земята около Слънцето е обект на циклични изменения във времето, явление, известно още като цикъла на Миланович (или Миланович). Те се характеризират с променящи се разстояния от Слънцето, прецесия на земната ос и променящия се наклон на земната ос - всичко това води до преразпределение на слънчевата светлина, получена от Земята.

Най-убедителните доказателства за орбиталното форсиране на Миланович съответстват точно на най-новия (и проучен) период в историята на Земята (около около 400 000 години). През този период времето на ледниковите и междуледникови периоди е толкова близо до промените в орбиталните периоди на Миланкович, че е най-общоприетото обяснение за последната ледникова епоха.

Тектонични плочи:Геологичният запис показва очевидна връзка между настъпването на ледникови периоди и позициите на земните континенти. През тези периоди те са били в позиции, които нарушават или блокират притока на топла вода към полюсите, като по този начин позволяват да се образуват ледени покривки.

Това от своя страна увеличава земното албедо, което намалява количеството слънчева енергия, абсорбирано от земната атмосфера и кора. Това доведе до цикъл на положителна обратна връзка, при който напредването на ледените покривки допълнително увеличи албедото на Земята и даде възможност за повече охлаждане и заледяване. Това ще продължи, докато появата на парников ефект не приключи периода на заледяване.

Въз основа на минали ледникови периоди бяха идентифицирани три конфигурации, които биха могли да доведат до ледников период - континент, седнал над земния полюс (както прави Антарктида днес); полярно море, което е без суша (както е в Северния ледовит океан); и супер континент, обхващащ по-голямата част от екватора (както Родиния направи по време на криогенския период).

В допълнение, някои учени смятат, че хималайската планинска верига - която се е образувала преди 70 милиона години - е играла основна роля в най-новата ледникова епоха. С увеличаването на общите валежи на Земята той също увеличи скоростта, с която CO 2 е отстранен от атмосферата (като по този начин намалява парниковия ефект). Съществуването му също е успоредно с дългосрочното понижение на средната температура на Земята през последните 40 милиона години.

Атмосферна композиция: Има доказателства, че нивата на парникови газове падат с напредването на ледените покривки и се покачват с оттеглянето им. Според хипотезата „Земята на снежната топка“ - в която ледът напълно или почти почти покрива планетата поне веднъж в миналото - ледената епоха на късния протерозой е завършена с увеличаване на нивата на CO² в атмосферата, което се приписва на вулканично изригвания.

Въпреки това има такива, които предполагат, че повишените нива на въглероден диоксид може да са послужили като механизъм за обратна връзка, а не като причина. Например, през 2009 г. международен екип от учени изготви проучване, озаглавено „Последният ледников максимум“, което показва, че увеличението на слънчевото облъчване (т.е. енергията, погълната от Слънцето) осигурява първоначалната промяна, докато парниковите газове се дължат на величина на промяна.

Основни ледникови периоди:

Учените са установили, че в историята на Земята са се случили поне пет основни ледникови епохи. Те включват хуроновата, криогенската, андийско-сахарската, каруоската и четвъртичната ледникова епоха. Хуроновата ледникова епоха е датирана в ранния процерозойски еон, преди приблизително 2,4 до 2,1 милиарда години, въз основа на геоложки доказателства, наблюдавани на север и североизток от езерото Хурон (и свързани с находища, открити в Мичиган и Западна Австралия).

Криогенската ледникова епоха е продължила преди приблизително 850 до 630 милиона години и е била може би най-тежката в историята на Земята. Смята се, че през този период ледниковите ледникови покриви достигат до екватора, което води до сценарий на „Снежна топка“. Смята се също, че той е приключил поради внезапно увеличаване на вулканичната активност, което е предизвикало парников ефект, въпреки че (както бе отбелязано) това подлежи на обсъждане.

Андско-сахарският ледников период настъпва през късния ордовик и силурийския период (приблизително преди 460 до 420 милиона години). Както подсказва името, доказателствата тук се основават на геоложки проби, взети от планинската верига Тасили н'Аджер в западна Сахара и съпоставени с доказателства, получени от планинската верига на Андите в Южна Америка (както и от Арабския полуостров и на юг Басейна на Амазонка).

Ледовата епоха на Каруо се дължи на еволюцията на сухопътните растения по време на настъпването на девонския период (преди около 360 до 260 милиона години), което предизвика дългосрочно увеличение на планетарните нива на кислород и намаляване на нивата на СО2 - което води до глобални охлаждане. Тя е кръстена на утаечни находища, които са открити в района на Каруо в Южна Африка, с корелиращи доказателства, открити в Аржентина.

Сегашната ледникова епоха, известна като плиоценско-четвъртично заледене, започва преди около 2,58 милиона години по време на късния плиоцен, когато започва разпространението на ледените покривки в Северното полукълбо. Оттогава светът преживява няколко ледникови и междуледникови периоди, при които ледените покривки напредват и се оттеглят във времеви мащаби от 40 000 до 100 000 години.

В момента Земята е в междуледников период, а последният ледников период приключва преди около 10 000 години. Останалите от континенталните ледени покривки, които някога са се простирали по целия свят, сега са ограничени до Гренландия и Антарктика, както и по-малки ледници - като този, който покрива остров Бафин.

Антропогенни промени в климата:

Точната роля, която играят всички механизми, на които ледените епохи се приписват - т.е. орбитално форсиране, слънчево форсиране, геоложка и вулканична активност - все още не са напълно разбрани. Въпреки това, като се има предвид ролята на въглеродния диоксид и други емисии на парникови газове, през последните десетилетия съществува голяма тревога какви дългосрочни ефекти ще има човешката дейност върху планетата.

Например, в най-малко две големи ледникови периоди, Криогенианската и Кароо ледена епоха, увеличаването и намаляването на атмосферните парникови газове се смята, че играят основна роля. Във всички останали случаи, когато се смята, че орбиталното принуждане е основната причина за приключване на ледниковата епоха, увеличените емисии на парникови газове все още са отговорни за отрицателната обратна връзка, довела до още по-голямо повишаване на температурата.

Добавянето на CO2 от човешката дейност също играе пряка роля в климатичните промени, настъпващи по целия свят. Понастоящем изгарянето на изкопаеми горива от човека представлява най-големият източник на емисии на въглероден диоксид (около 90%) в световен мащаб, който е един от основните парникови газове, който позволява да се извършва радиационно принудително действие (известен още като парниковият ефект).

През 2013 г. Националната администрация за океански и атмосферни влияния обяви, че нивата на CO 2 в горната атмосфера достигат 400 части на милион (ppm) за първи път от началото на измерванията през 19 век. Въз основа на текущата скорост, с която нарастват емисиите, НАСА изчислява, че нивата на въглерод могат да достигнат между 550 и 800 ppm през следващия век.

Ако предишният сценарий е такъв, НАСА предвижда повишаване на средните световни температури с 2.5 ° C (4.5 ° F), което би било устойчиво. Ако обаче се окаже последният сценарий, глобалните температури ще се повишат средно с 4,5 ° C, което би направило живота несъстоятелен за много части на планетата. Поради тази причина се търсят алтернативи за развитие и широко разпространение в търговската мрежа.

Нещо повече, според проучване от 2012 г., публикувано в Nature Geoscience- със заглавие „Определяне на естествената дължина на сегашния междуледников ъгъл“ - човешките емисии на CO² също се очаква да отложат следващата ледникова епоха. Използвайки данни за орбитата на Земята, за да изчисли продължителността на междуледникови периоди, изследователският екип заключи, че следващият лед (очаква се след 1500 години) ще изисква атмосферните нива на CO2 да останат под около 240?

Научаването на повече за по-дългите ледникови периоди, както и за по-кратките ледникови периоди, които са се случили в миналото на Земята, е важна стъпка към разбирането на това как климатичните промени на Земята се променят във времето. Това е особено важно, тъй като учените се стремят да определят каква част от съвременните климатични промени се създават от човека и какви възможни противодействия могат да бъдат разработени.

Написахме много статии за ледниковия период за списание „Космос“. Ето новото проучване разкрива малкия ледников период, воден от вулканизма, астероидът убиец ли е изстрелял планетата в ледников период? Имаше ли земна топка? И Марс излиза от ледников период?

Ако искате повече информация на Земята, проверете ръководството за изследване на слънчевата система на НАСА на Земята. И ето линк към обсерваторията на Земята на НАСА

Записахме също епизод на Astronomy Cast за планетата Земя. Чуйте тук, Епизод 51: Земята и Епизод 308: Климатични промени.

Източник: