Insight: Condiții pentru formarea epocilor glaciare

Condiții pentru formarea epocilor glaciare Cauzele fluctuațiilor climatice terestre au fost studiate de mulți, dar nici o teorie nu a furnizat încă o explicație cuprinzătoare. Ipotezele pot fi împărțite în mai multe grupuri. Unele teorii geologice încearcă să explice schimbările climatice prin migrația continentelor, iar mai multe atribuie un astfel de efect proceselor de formare a munților. Potrivit acestor cercetători, una dintre condițiile importante pentru formarea epocilor glaciare este aceea că suprafețe mari de teren ar trebui să fie situate în jurul cel puțin unuia dintre poli. Masele montane înalte, pe de altă parte, pot contribui la formarea unei ere glaciare prin scăderea temperaturii medii și schimbarea marii atmosfere terestre. Celălalt grup de idei este de natură fizico-chimică. Fluctuațiile climatului Pământului în modificările compoziției chimice a atmosferei și efectele acestora asupra echilibrului termic al Pământului

explicat prin efectele sale. Există cei care suspectează factori extraterestri în spatele schimbărilor. Potrivit unor cercetători, Soarele nostru este o stea luminoasă variabilă, astfel încât cantitatea de energie emisă în timpul radiației sale se schimbă într-un ritm de 200-250 milioane de ani, ceea ce, desigur, afectează și clima Pământului. Principalul neajuns al acestei idei este că punctul său de plecare nu este pe deplin dovedit. Cealaltă presupunere este că sistemul nostru solar trece uneori printr-un nor interstelar de praf, care poate crește energia care ajunge pe planeta noastră pe măsură ce razele soarelui se împrăștie. Cea mai elaborată și mai acceptată teorie în rândul cercetătorilor vede, de asemenea, motive astronomice din spatele fluctuațiilor. Ideea că schimbările în natura anotimpurilor din cauze astronomice pot cauza înghețare la intervale regulate a fost ridicată încă din secolul trecut. Elaborarea detaliată a teoriei și

cu toate acestea, turnarea sa într-o formă matematică a avut loc în anii 1920 și 1930 ai secolului nostru, în urma lucrării astronomului iugoslav Milutin Milankovic. În opinia sa, „regulatorul de ritm” astronomic în cauză are trei componente. Două modifică natura anotimpurilor (în funcție de care anotimpurile vor fi mai mult sau mai puțin extreme), iar al treilea influențează interacțiunea dintre primele două. Primul factor este unghiul de înclinare al axei de rotație a Pământului. Direcția axei de rotație formează în prezent un unghi de 23,5 grade cu verticala (aici, perpendiculară pe direcția perpendiculară a Pământului față de planul de orbită), dar acest unghi fluctuează pe o perioadă de 41.000 de ani, între 21,5 și 24,5 grade. Pe măsură ce unghiul de înclinare crește, anotimpurile devin mai extreme în ambele emisfere. Verile vor fi mai calde, iernile vor fi mai reci. Al doilea factor este orbita Pământului

formă. Orbita își schimbă forma cu o perioadă de 100.000 de ani: se întinde, capătă o formă eliptică cu excentricitate ridicată și apoi redevine aproape perfect circulară. Pe măsură ce excentricitatea orbitei crește, diferența dintre distanțele minime și maxime dintre Soare și Pământ crește. Consecința acestui lucru va fi că anotimpurile vor deveni mai extreme într-o emisferă și mai moderate în cealaltă. (În prezent, Pământul se îndepărtează cel mai bine de Soare când există iarnă în emisfera sudică, rezultând ierni puțin mai reci în emisfera sudică și veri ceva mai calde în emisfera nordică.) Al treilea ciclu astronomic este precesiunea, oscilația. Această componentă afectează relația dintre unghiul de înclinare și excentricitate. Axa de rotație descrie un cerc complet față de stele în 23.000 de ani. Precesiunea determină dacă o emisferă dată are o vară a

indiferent dacă aceasta cade într-un punct apropiat sau îndepărtat al orbitei Pământului, adică dacă sezonalitatea climatului Pământului datorită înclinării axiale este întărită sau slăbită de sezonalitate datorită excentricității orbitei. Dacă acești doi factori determinanți ai sezonalității sunt sincronizați pe o emisferă, sunt asincroni pe cealaltă emisferă. Milankovich a calculat că efectul combinat al acestor trei factori ar putea modifica cantitatea de radiație solară de vară cu până la 20 la sută în apropierea Polului Nord. În opinia sa, acest lucru este suficient pentru ca câmpul de gheață care acoperă partea de nord a continentului să avanseze în perioadele în care alternează verile răcoroase și iernile blânde. Cu toate acestea, timp de mulți ani, datele din surse independente privind evoluția epocii glaciare nu au fost disponibile și, prin urmare, ipoteza lui Milankovich nu a putut fi verificată. Situația s-a schimbat când a venit pe mare

s-au efectuat studii de izotopi pe sedimente. Varul care formează cochilia crustaceelor unicelulare marine (Foraminifera) păstrează anumite proprietăți ale apei de mare în care a fost odată formată. Acest lucru se datorează faptului că raportul dintre izotopii 18 și 16 ai oxigenului este același în var și apă de mare. Cu toate acestea, proporția izotopilor de oxigen din apa de mare corespunde și unui alt raport: indică ce procent de apă de mare este legat de ghețari și câmpuri de gheață. Deoarece apa înghețată cu gheață conține mai puțini izotopi de oxigen de masă 18, proporția sa crește și odată cu creșterea stratelor de gheață în apa de mare și, în consecință, în sedimentul format din cochilii unicelulari care trăiesc în ea. Analiza probelor de miez de foraj din sedimentele de pe fundul mării sugerează că proporția acestor izotopi a crescut și a scăzut aproximativ în conformitate cu ciclurile descrise de Milankovics. În anii 1950

De când au început măsurătorile, proporția izotopilor de oxigen a fost analizată în probe prelevate din multe sute de sedimente marine. Pe baza cronologiei pregătite cu cunoașterea tuturor datelor, se poate arăta că aceeași periodicitate poate fi observată în compoziția sedimentului marin ca în procesele care determină orbita Pământului. În ultimii 800.000 de ani, cantitatea totală de gheață de pe Pământ a atins un maxim la fiecare 100.000 de ani, ceea ce corespunde exact periodicității schimbărilor de excentricitate. În plus, au fost depuse valuri mai mici pe fiecare ciclu: tranzitorii, scăderi mai mici și creșteri ale masei de gheață. Aceste fluctuații au arătat o periodicitate de 23 mii și, respectiv, 41 mii, în funcție de modificările precesiunii și ale înclinării axiale. Soare de vară (1000 de calorii pe centimetru pătrat pe zi) Volumul total al câmpurilor de gheață ale Pământului În ciuda dovezilor, rămâne neclar

întrebări. Ciclul de 100.000 de ani are un efect mult mai slab asupra cantității de radiație solară pe sezon decât celelalte două cicluri, mai scurte, totuși acest lucru determină aparent ritmul bazal al glaciației. Ciclurile de perioadă mai scurte apar doar sub formă de fluctuații minore în datele izotopice. O altă durere de cap este că curba calculată a ciclurilor sezoniere se caracterizează prin schimbări continue în loc de fracturi, în timp ce curba obținută de la testul de gheață este asemănătoare dinților de ferăstrău: cantitatea de gheață crește treptat timp de aproape 100.000 de ani și apoi veri extrem de fierbinți în emisfera nordică. cade brusc înapoi la nivelul său anterior în o mie de ani. Răspunsul la întrebările deschise a fost dat de analiza eșantioanelor de miez prelevate din straturi adânci de doi kilometri din câmpul de gheață care acoperă Groenlanda și Antarctica. Cu toate acestea, această problemă a dus deja la

până la vârsta ultimei glaciații, Pleistocenul. (Wallace S. Broecker și George H. Denton: Ce cauzează epoca de gheață? Știință, martie 1990)