幻想一下芝加哥的天际线,在将近3公里的冰层下,这便是上一个冰河年代高峰时的景色。在地球近代地质前史范围内,这不会是如此不同寻常的现象。在曩昔的260万年(或者说所谓的第四纪时期),地球阅历了50多个冰期,其间有更温暖的间冰期。可是什么导致冰盖和冰川周期性胀大呢?冰期是由一系列杂乱、彼此相关的要素驱动,包含地球在太阳系中的方位以及更多部分影响,如二氧化碳水平,科学家们仍在企图了解这个体系是怎么作业的。
特别是因为人类导致的气候改变或许永久性地打破了这个循环。直到几个世纪前,科学家才开端辨认曩昔深冰冻的痕迹。19世纪中叶,瑞士裔美国博物学家路易斯·阿加西(Louis Agassiz)记载下了冰川在地球上留下的痕迹,比方不合常理的岩石和被称为冰冻的巨大碎片堆,他置疑古代冰川带着并推动了很长一段距离。到19世纪末,科学家们现已确认命名了四个发作在更新世时期的冰河年代,从大约260万年前一向继续到大约11700年前。可是,直到几十年后,研讨人员才意识到这些冰冷时期的到来,有更多的规律性。
对冰河年代周期的了解上,一个重大突破出现在20世纪40年代,其时塞尔维亚天体物理学家米卢廷·米兰科维奇提出了后来被称为米兰科维奇周期的理论,这是对地球运动的洞悉,至今仍被用来解说气候改变。伦敦大学学院古气候学教授马克·马斯林(Mark Maslin)解说说:米兰科维奇概述了地球轨迹相对于太阳改变的三种首要方法。这些要素决议了有多少太阳辐射(热量)抵达地球。首要,地球绕太阳运转的轨迹呈偏疼形状,从近圆形到椭圆形,周期为96000年,之所以会有这样的凸起,是因为木星占咱们太阳系质量的4%,
具有强壮的引力效应,这会使地球的轨迹向外移动,然后又回到原地球轨迹。第二,地球的歪斜,这便是地球有时节的原因。地球自转的歪斜轴意味着一个半球总是远离太阳(导致冬季),而另一个半球则倾向于太阳(导致夏日)。这种歪斜视点以大约41000年的周期改变,这改变了时节的极点程度。假如(轴线)更直立,那么夏日当然会变得不那么温暖,冬季也会变得不那么冰冷。第三,地球歪斜轴的摇摆,地球的运动就像一个旋转陀螺。
发作的状况是,地球的角动量一天一圈又一圈地快速旋转,导致轴线也在摇摆,这种摇摆发作在20000年的周期中。凉快夏日轨迹条件是冰河年代特别重要的先兆,冬季总是会有冰,为了树立一个冰河年代,需要让一些冰块在夏天保存下来。可是,要过渡到冰河年代,仅有轨迹现象是不行的。冰河年代的实践原因是气候体系中的根本反应,科学家们仍在寻觅各种环境要素怎么影响冰川和冰川融化,但现在新的研讨标明,大气中的温室气体水平起着重要作用。
例如,德国波茨坦气候影响研讨所的科学家现已标明,曩昔冰河时期的迸发首要是由二氧化碳的削减引发,因为人类形成的排放,大气中二氧化碳的急剧添加,或许现已按捺了下一个冰河年代的开端,长达10万年。与地球上其他任何力气不同,冰河年代刻画了全球环境,然后决议了人类文明的开展,例如,咱们把肥美的土壤归功于最终一个冰河年代,它也刻画了今日的景象,留下了冰川和河流,形成了峡湾、冰河和湖泊。可是,今日决议地球未来开展的是人类焚烧化石燃料所发生的各种排放。
博科园|文:Megan Gannon/Live Science
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