CO JE DOBA LEDOVá?

Send

Vědci již nějakou dobu věděli, že Země prochází cykly klimatických změn. Díky změnám na oběžné dráze Země, geologickým faktorům a / nebo změnám slunečního výkonu dochází k občasnému výraznému snížení povrchové a atmosférické teploty Země. To má za následek dlouhodobá období zaľadnění, neboli to, co se běžně nazývá „doba ledová“.

Tato období jsou charakterizována růstem a expanzí ledových plátů po zemském povrchu, ke kterým dochází každých několik milionů let. Podle definice jsme stále v poslední velké ledové době - která začala během pozdní pliocénní epochy (asi před 2,58 miliony let) - a v současné době se nacházíme v interglaciálním období, které se vyznačuje ústupem ledovců.

Definice:

Zatímco termín „doba ledová“ je někdy používán jako odkaz na chladná období v dějinách Země, má tendenci uvěřit složitosti ledovcových období. Nejpřesnější definicí by bylo, že doby ledové jsou období, kdy se ledové pláty a ledovce rozšiřují po celé planetě, což odpovídá výrazným poklesům globálních teplot a může trvat miliony let.

Během doby ledové, tam jsou významné teplotní rozdíly mezi rovníkem a póly a teploty u hlubinných hladin byli také ukázaní, že klesá. To umožňuje expanzi velkých ledovců (srovnatelných s kontinenty), které pokrývají velkou část povrchu planety. Od doby před Cambrianem (asi před 600 miliony let) došlo k ledovým věkům v široce kosmických intervalech asi 200 milionů let.

Dějiny studia:

Prvním vědcem, který teoretizoval minulá glaciální období, byl švýcarský inženýr z 18. století a geograf Pierre Martel. V roce 1742, když navštívil alpské údolí, psal o rozptýlení velkých hornin v nepravidelných formacích, které místní obyvatelé připisovali ledovcům, kteří se kdysi rozšířili mnohem dále. Podobné vysvětlení se začalo objevovat v následujících desetiletích pro podobné vzorce distribuce balvanů v jiných částech světa.

Od poloviny 18. století začali evropští vědci stále více uvažovat o ledu jako o dopravě skalnatého materiálu. To zahrnovalo přítomnost balvanů v pobřežních oblastech v pobaltských státech a na skandinávském poloostrově. Byl to však dánsko-norský geolog Jens Esmark (1762–1839), který však nejprve tvrdil, že existuje řada světových dob ledových.

Tato teorie byla podrobně popsána v článku, který publikoval v roce 1824, ve kterém navrhoval, aby byly zodpovědné změny v zemském klimatu (které byly způsobeny změnami na jeho oběžné dráze). Po něm následoval v roce 1832 německý geolog a lesnický profesor Albrecht Reinhard Bernhardi, který spekuloval o tom, jak se polární ledové čepice mohly kdykoli dostat až k mírným pásmům světa.

Současně německý botanik Karl Friedrich Schimper a švýcarsko-americký biolog Louis Agassiz začali samostatně rozvíjet svou vlastní teorii o globálním zaľadnění, což vedlo k tomu, že v roce 1837 se šimper razil pojem „doba ledová“. Koncem 19. století se teorie doby ledová postupně začal získávat široké přijetí přes představu, že Země se postupně ochladila z původního roztaveného stavu.

Do 20. století srbský polymath Milutin Milankovic vyvinul svůj koncept Milankovic cyklů, který spojoval dlouhodobé změny klimatu s periodickými změnami na oběžné dráze Země kolem Slunce. Toto nabídlo prokazatelné vysvětlení ledových dob a vědcům umožnilo předpovídat, kdy se mohou znovu objevit významné změny v zemském klimatu.

Důkazy pro dobu ledovou:

Existují tři formy důkazů pro teorii doby ledové, které sahají od geologické a chemické po paleontologickou (tj. Fosilní záznam). Každý z nich má své konkrétní výhody a nevýhody a pomohl vědcům vyvinout obecné pochopení účinku, jaký mají doby ledové na geologický záznam za posledních několik miliard let.

Geologický: Mezi geologické důkazy patří drhnutí a poškrábání hornin, vyřezávaná údolí, tvorba zvláštních typů vyvýšenin a ukládání nekonsolidovaného materiálu (morény) a velkých hornin v nepravidelných formacích. Zatímco tento druh důkazů je to, co vedlo nejprve k teorii doby ledové, zůstává temperamentní.

Jednak má následná období zaľadnění různý dopad na region, který má sklon zkreslovat nebo mazat geologické důkazy v průběhu času. Geologické důkazy jsou navíc obtížné přesně stanovit a způsobují problémy, pokud jde o přesné posouzení toho, jak dlouho glaciální a interglaciální období trvala.

Chemikálie: Toto sestává převážně z variací poměrů izotopů ve fosiliích objevených v sedimentech a vzorcích hornin. Pro novější ledová období se ledová jádra používají ke konstrukci globálního teplotního záznamu, převážně z přítomnosti těžších izotopů (které vedou k vyšším teplotám odpařování). Často také obsahují vzduchové bubliny, které se zkoumají, aby se vyhodnotilo složení atmosféry v té době.

Omezení však vyplývají z různých faktorů. Nejdůležitější z nich jsou poměry izotopů, které mohou mít matoucí vliv na přesné datování. Pokud však jde o poslední glaciální a interglaciální období (tj. Během posledních několika milionů let), vzorky jádra ledu a oceánských sedimentů zůstávají nejdůvěryhodnější formou důkazů.

Paleontologické: Tento důkaz spočívá ve změnách v geografickém rozložení fosilií. V zásadě se organismy, které se daří v teplejších podmínkách, vyhynou během období ledovců (nebo se stanou velmi omezenými v nižších zeměpisných šířkách), zatímco organismy přizpůsobené chladu prospívají v těchto stejných zeměpisných šířkách. Ergo, snížené množství fosilií ve vyšších zeměpisných šířkách je známkou šíření ledovcových ledových plátů.

Tento důkaz může být také obtížně interpretovatelný, protože vyžaduje, aby fosílie byly relevantní pro zkoumané geologické období. Vyžaduje také, aby sedimenty v širokém rozmezí zeměpisných šířek a dlouhá časová období vykazovaly zřetelnou korelaci (v důsledku změn v zemské kůře v průběhu času). Kromě toho existuje mnoho starověkých organismů, které prokázaly schopnost přežít změny podmínek po miliony let.

V důsledku toho se vědci spoléhají na kombinovaný přístup a více řádků důkazů, kdykoli je to možné.

Příčiny ledu:

Vědecký konsenzus je takový, že k začátku ledové doby přispívá několik faktorů. Patří mezi ně změny na oběžné dráze Země kolem Slunce, pohyb tektonických desek, změny v solárním výkonu, změny složení atmosféry, sopečná aktivita a dokonce dopad velkých meteoritů. Mnoho z nich spolu souvisí a přesná role, kterou každá hra podléhá debatě.

Orbita Země: V podstatě je orbita Země kolem Slunce v průběhu času předmětem cyklických změn, což je fenomén známý také jako Milankovic (nebo Milankovitch) cykly. Vyznačují se měnícími se vzdálenostmi od Slunce, precesí zemské osy a měnícím se sklonem zemské osy - to vše vede k přerozdělení slunečního světla, které Země dostává.

Nejpřesvědčivější důkaz Milankovic orbitální síly nutně odpovídá poslednímu (a studovanému) období v historii Země (cca. Během posledních 400 000 let). Během tohoto období je načasování glaciálních a interglaciálních období tak blízko ke změnám v milánských orbitálních perutálních obdobích, že je to nejvíce široce přijímané vysvětlení pro poslední ledovou dobu.

Tektonické desky:Geologický záznam ukazuje zjevnou korelaci mezi počátkem ledových dob a pozicemi kontinentů Země. Během těchto období byli v pozicích, které narušovaly nebo blokovaly tok teplé vody k pólu, což umožnilo tvořit ledové pláty.

To zase zvýšilo zemské albedo, což snižuje množství sluneční energie absorbované zemskou atmosférou a kůrou. To vedlo k pozitivní zpětné vazbě, kde postup ledových plátů dále zvýšil albedo Země a umožnil další chlazení a další zaľadnění. To by pokračovalo, dokud začátek skleníkového efektu neskončí období zaľadnění.

Na základě minulých ledových dob byly identifikovány tři konfigurace, které by mohly vést k době ledové - kontinent seděl na vrcholu zemského pólu (jako dnes Antarktida); polární moře je uzamčeno na pevnině (jak je dnes v Severním ledovém oceánu); a super kontinent pokrývající většinu rovníku (jako Rodinia během kryogénského období).

Někteří vědci se navíc domnívají, že himálajský horský řetězec - který se vytvořil před 70 miliony let - hrál hlavní roli v poslední době ledové. Zvýšením celkových dešťových srážek na Zemi se také zvýšila rychlost odstraňování CO 2 z atmosféry (čímž se snížil skleníkový efekt). Jeho existence také souběžně s dlouhodobým poklesem průměrné teploty Země za posledních 40 milionů let.

Atmosférické složení: Existují důkazy, že hladiny skleníkových plynů klesají s postupem ledových plátů a stoupají s ústupem. Podle hypotézy „sněhové koule“, ve které led alespoň jednou v minulosti zcela nebo téměř pokrýval planetu, byla doba ledová pozdního proterozoika ukončena zvýšením hladin CO² v atmosféře, což bylo přičítáno vulkanice erupce.

Existují však i ti, kteří naznačují, že zvýšené hladiny oxidu uhličitého mohou sloužit spíše jako mechanismus zpětné vazby než příčina. Například v roce 2009 mezinárodní tým vědců vypracoval studii nazvanou „Poslední glaciální maximum“, která naznačovala, že zvýšení slunečního záření (tj. Energie absorbovaná ze Slunce) zajistilo počáteční změnu, zatímco skleníkové plyny představovaly velikost změny.

Hlavní doba ledová:

Vědci zjistili, že v historii Země proběhlo nejméně pět hlavních ledových dob. Patří k nim huronský, kryogénský, andské-saharský, Karoo a Qauternary ledový věk. Huronská doba ledová je datována do časného protzerozoického Eonu, zhruba před 2,4 až 2,1 miliardami let, na základě geologických důkazů pozorovaných na severu a severovýchodě od jezera Huron (a korelovala s ložisky nalezenými v Michiganu a západní Austrálii).

Kryogénská doba ledová trvala zhruba před 850 až 630 miliony let a byla možná nejtěžší v historii Země. Předpokládá se, že během tohoto období dosáhly ledové ledové pokrývky rovníku, což vedlo ke scénáři „Sněhová koule“. To je také věřil, že skončil kvůli náhlému nárůstu sopečné aktivity, která vyvolala skleníkový efekt, ačkoli (jak bylo řečeno) toto je předmětem diskuse.

Anděsko-saharská doba ledová nastala během období pozdního ordovika a silurie (zhruba před 460 až 420 miliony let). Jak název napovídá, důkazy jsou založeny na geologických vzorcích odebraných z pohoří Tassili n'Ajjer v západní Sahary a korelovaných s důkazy získanými z andského horského řetězce v Jižní Americe (stejně jako z Arabského poloostrova a na jihu Povodí Amazonky).

Doba ledová v Karoo je přičítána vývoji rostlinných rostlin během počátku devonského období (asi před 360 až 260 miliony let), které způsobilo dlouhodobé zvýšení hladin kyslíku v planetě a snížení hladin CO² - což vedlo ke globálnímu chlazení. Je pojmenována po sedimentárních depozicích, které byly objeveny v oblasti Karoo v Jižní Africe, s korelačními důkazy nalezenými v Argentině.

Současná doba ledová, známá jako pliocenně-kvartérní zaľadnění, začala asi před 2,58 miliony let během pozdního pliocénu, kdy se začalo šíření ledových plátů na severní polokouli. Od té doby svět prožil několik období ledovců a interglaciálů, kde ledové pláty postupují a ustupují v časových stupních 40 000 až 100 000 let.

Země je v současné době v mezioborovém období a poslední období ledovců skončilo asi před 10 000 lety. Zbytky kontinentálních ledových plátů, které se kdysi rozpínaly po celém světě, se nyní omezují na Grónsko a Antarktidu a také na menší ledovce - jako ten, který pokrývá ostrov Baffin.

Antropogenní změna klimatu:

Přesná role, kterou hrají všechny mechanismy, které jsou přisuzovány ledovým věkům - tj. Orbitální, sluneční, geologické a vulkanické činnosti - není dosud zcela objasněna. Vzhledem k úloze oxidu uhličitého a dalších emisí skleníkových plynů však v posledních desetiletích vzbudilo velké obavy, jaké dlouhodobé účinky bude mít lidská činnost na planetu.

Například v nejméně dvou hlavních dobách ledu, v kryogénském a karooském ledovém věku, se předpokládá, že hlavní roli hrály zvýšení a snížení atmosférických skleníkových plynů. Ve všech ostatních případech, kdy se předpokládá, že orbitální nutkání je primární příčinou ukončení doby ledové, byly za negativní zpětnou vazbu, která vedla k ještě většímu zvýšení teploty, stále odpovědné zvýšené emise skleníkových plynů.

Přidávání CO2 lidskou činností také hrálo přímou roli v klimatických změnách probíhajících po celém světě. V současné době představuje spalování fosilních paliv lidmi největší zdroj emisí oxidu uhličitého (asi 90%) na celém světě, což je jeden z hlavních skleníkových plynů, který umožňuje radiační nutkání (tzv. Skleníkový efekt).

V roce 2013 Národní správa oceánů a atmosféry oznámila, že hladiny CO² v horní atmosféře dosáhly 400 částic na milion (ppm) poprvé od zahájení měření v 19. století. NASA odhaduje, že na základě současné míry, v níž emise rostou, by se v nadcházejícím století mohla úroveň uhlíku pohybovat mezi 550 až 800 ppm.

Pokud by tomu tak bylo dříve, NASA očekává nárůst průměrných globálních teplot o 2,5 ° C (4,5 ° F), což by bylo udržitelné. Pokud by se však ukázalo, že se tak stane, globální teploty vzrostou v průměru o 4,5 ° C, což by život mnoha částí planety neudrželo. Z tohoto důvodu se hledají alternativy rozvoje a rozšířené komerční adopce.

A co víc, podle výzkumné studie z roku 2012 zveřejněné v Příroda Geoscience- s názvem „Stanovení přirozené délky současné meziglaciální“ - se také očekává, že emise CO² z lidského organismu odloží příští ledovou dobu. Výzkumný tým použil údaje o oběžné dráze Země k výpočtu délky interglaciálních období a dospěl k závěru, že příští led (očekávaný za 1500 let) bude vyžadovat, aby hladiny CO2 v atmosféře zůstaly pod 240? Ppm.

Dozvědět se více o delších dobách ledu a kratších dobách ledovců, které se odehrály v minulosti Země, je důležitým krokem k pochopení toho, jak se v průběhu času mění klima Země. To je zvláště důležité, protože vědci se snaží zjistit, kolik moderní změny klimatu je způsobeno člověkem a jaká možná protiopatření mohou být vyvinuta.

Napsali jsme mnoho článků o Ice Age for Space Magazine. Tady je Nová studie odhaluje malou ledovou dobu poháněnou vulkanismem, řídil vražedný asteroid planetu do doby ledové? Byla tam Slushball Země? A Mars vychází z doby ledové?

Pokud byste chtěli získat více informací o Zemi, podívejte se na Průvodce průzkumem sluneční soustavy NASA na Zemi. A tady je odkaz na observatoř Země NASA.

Zaznamenali jsme také epizodu obsazení astronomie Cast o planetě Zemi. Poslouchejte zde, Episode 51: Earth and Episode 308: Climate Change.

Zdroj: