MIKä ON JääKAUSI?

Send

Tutkijat ovat jo jonkin aikaa tienneet, että maapallo käy läpi ilmastomuutoksen jaksoja. Maan kiertoradan muutosten, geologisten tekijöiden ja / tai auringontuotannon muutosten vuoksi Maa kokee toisinaan huomattavasti pinnan ja ilmakehän lämpötiloja. Tästä seuraa pitkäaikaisia jäätymisjaksoja, tai mitä puhutaan enemmän kielillä kuin “jääkausi”.

Näille ajanjaksoille on ominaista jäälevyjen kasvu ja laajeneminen koko maan pinnalle, joka tapahtuu muutaman miljoonan vuoden välein. Määritelmämme mukaan olemme vielä viimeisellä suurella jääkaudella - joka alkoi myöhäisellä plioseenikaudella (noin 2,58 miljoonaa vuotta sitten) - ja olemme tällä hetkellä jäätikköjen välisessä jaksossa, jolle on ominaista jäätiköiden vetäytyminen.

Määritelmä:

Vaikka termiä "jääkausi" käytetään joskus vapaasti viittaamaan kylmiin ajanjaksoihin maan historiassa, tällä on taipumus uskoa jäätiköiden monimutkaisuuteen. Tarkin määritelmä olisi, että jääkaudet ovat ajanjaksoja, jolloin jäälevyt ja jäätiköt laajenevat ympäri planeettaa, mikä vastaa merkittäviä globaalilämpötilan pudotuksia ja voi kestää miljoonia vuosia.

Jääkauden aikana päiväntasaajan ja napojen välillä on merkittäviä lämpötilaeroja, ja myös syvänmeren lämpötilojen lämpötilojen on osoitettu laskevan. Tämän avulla suuret jäätiköt (verrattavissa mantereihin) voivat laajentua, peittäen suuren osan planeetan pinta-alasta. Pre-Kambrian aikakaudesta (noin 600 miljoonaa vuotta sitten) lähtien, jääkaudet ovat tapahtuneet laaja-alaisesti noin 200 miljoonan vuoden välein.

Opintohistoria:

Ensimmäinen tiedemies, joka teorioi menneistä jääkausista, oli 1800-luvun sveitsiläinen insinööri ja maantieteilijä Pierre Martel. Vieraillessaan Alppien laaksossa vuonna 1742 hän kirjoitti suurten kivien leviämisestä epämuodostuneisiin muodostelmiin, jotka paikalliset omistavat jäätiköille, jotka olivat kerran laajentuneet paljon kauemmas. Samanlaisia selityksiä alkoi ilmestyä seuraavien vuosikymmenien aikana samankaltaisille lohkareiden jakautumismalleille muualla maailmassa.

1800-luvun puolivälistä lähtien eurooppalaiset tutkijat alkoivat harkita yhä enemmän jäätä keinona kivisen materiaalin kuljettamiseen. Tähän sisältyy lohkareiden esiintyminen Baltian maiden ja Skandinavian niemimaan rannikkoalueilla. Tanskalais-norjalainen geologi Jens Esmark (1762–1839) kuitenkin väitti ensimmäisenä maailmanlaajuisten jääkausien jakson olemassaolon.

Tämä teoria oli yksityiskohtaisesti julkaisussa, jonka hän julkaisi vuonna 1824, jossa hän ehdotti, että muutokset maapallon ilmastossa (jotka johtuivat muutoksista sen kiertoradalla) olivat vastuussa. Tätä seurasi vuonna 1832 saksalainen geologi ja metsätalousprofessori Albrecht Reinhard Bernhardi, joka spekuloi siitä, kuinka polaariset jäämallit ovat saattaneet olla saavuttaneet maailman lauhkean alueen.

Samanaikaisesti saksalainen kasvitieteilijä Karl Friedrich Schimper ja sveitsiläisamerikkalainen biologi Louis Agassiz aloittivat itsenäisesti oman teoriansa globaalista jäätymisestä, minkä seurauksena Schimper keksi termin "jääkausi" vuonna 1837. 1800-luvun lopulla jääkauden teoria vähitellen. alkoi saada laajalti hyväksyntää ajatukselle, että maa jäähtyi vähitellen alkuperäisestä sulasta tilasta.

1900-luvulle mennessä serbialainen polymaatti Milutin Milankovic kehitti käskynsä Milankovic-syklistä, joka yhdisti pitkän aikavälin ilmastomuutokset ajoittaisiin muutoksiin maan kiertoradalla aurinkoa ympäröivällä alueella. Tämä tarjosi todistettavan selityksen jääkausille ja antoi tutkijoille mahdollisuuden ennustaa, milloin maapallon ilmastossa saattaa tapahtua merkittäviä muutoksia.

Todisteet jääkaudesta:

Jääkauden teoriassa on olemassa kolmenlaisia todisteita, jotka vaihtelevat geologisesta ja kemiallisesta paleontologiseen (ts. Fossiiliset tiedot). Kummallakin niistä on erityiset edut ja haitat, ja ne ovat auttaneet tutkijoita kehittämään yleinen käsitys siitä, miten jääkaudet ovat vaikuttaneet geologisiin tietoihin viimeisen muutaman miljardin vuoden aikana.

geologiset: Geologisia todisteita ovat kallionpuhdistus ja raapiminen, veistetyt laaksot, erikoismuotoisten harjanteiden muodostuminen sekä tiivistymättömän materiaalin (moreenit) ja suurten kivien laskeuma epämuodostuneisiin muodostelmiin. Vaikka tällainen näyttö on johtanut jääkauden teoriaan, se on edelleen temperamenttinen.

Yhden kerran peräkkäisillä jäätymiskausilla on erilaisia vaikutuksia alueelle, jolla on taipumus vääristää tai poistaa geologisia todisteita ajan myötä. Lisäksi geologista todistusaineistoa on vaikea antaa täsmällisesti, mikä aiheuttaa ongelmia tarkan arvioinnin saamiseksi siitä, kuinka kauan jäätiköt ja jäätiköt ovat kestäneet.

kemialliset: Tämä koostuu suurelta osin sedimentti- ja kallionäytteistä löydettyjen fossiilien isotooppisuhteiden vaihteluista. Viimeisimpiä jääkausia varten jääsydämiä käytetään rakentamaan maailmanlaajuinen lämpötilarekisteri, lähinnä raskaampien isotooppien läsnäolosta (mikä johtaa korkeampiin haihtumislämpötiloihin). Ne sisältävät usein myös ilmakuplia, jotka tutkitaan ilmakehän koostumuksen arvioimiseksi tuolloin.

Rajoitukset johtuvat kuitenkin useista tekijöistä. Näistä tärkeimpiä ovat isotooppisuhteet, joilla voi olla hämmentävä vaikutus tarkkaan treffailuun. Mutta mitä tulee viimeisimpiin jäätiköihin ja jään välisiin ajanjaksoihin (ts. Viimeksi kuluneen miljoonan vuoden aikana), jääydin- ja valtameren sedimenttinäytteiden näytteet ovat edelleen luotettavin todistemuoto.

paleontological: Tämä todiste koostuu fossiilien maantieteellisen jakauman muutoksista. Periaatteessa lämpimissä olosuhteissa menestyvät organismit sammuvat jääkausien aikana (tai rajoittuvat voimakkaasti alemmilla leveysasteilla), kun taas kylmän sopeutuneet organismit kukoistavat samoilla leveysasteilla. Ergo, pienemmät fossiilimäärät korkeammilla leveysasteilla ovat merkki jäätiköiden leviämisestä.

Tätä näyttöä voi myös olla vaikea tulkita, koska se vaatii fossiilien olevan merkityksellisiä tutkittavan geologisen ajanjakson aikana. Se vaatii myös, että sedimentit laajoilla leveysastealueilla ja pitkillä ajanjaksoilla osoittavat selvän korrelaation (johtuen maapallon kuoren muutoksista ajan myötä). Lisäksi on olemassa monia muinaisia organismeja, jotka ovat osoittaneet kykynsä selviytyä olosuhteiden muutoksista miljoonien vuosien ajan.

Seurauksena on, että tutkijat luottavat mahdollisuuksien mukaan yhdistettyyn lähestymistapaan ja useisiin todisteisiin.

Jääkausien syyt:

Tieteellinen yksimielisyys on, että monet tekijät vaikuttavat jääkauden alkamiseen. Näitä ovat muutokset maapallon kiertoradalla aurinkoa ympärillä, tektonisten levyjen liike, muutokset aurinkoenergian tuotannossa, muutokset ilmakehän koostumuksessa, vulkaaninen aktiivisuus ja jopa suurten meteoriittien vaikutus. Monet näistä ovat toisiinsa liittyviä, ja kunkin näytelmän tarkalle roolille keskustellaan.

Maan kiertorata: Pohjimmiltaan maapallon kiertorata Auringon ympärillä on ajan myötä syklisiä vaihteluita, ilmiö tunnetaan myös nimellä Milankovic (tai Milankovitch) -syklit. Niille on ominaista muuttuvat etäisyydet auringosta, maapallon akselin presessi ja maapallon akselin muuttuva kallistus - kaikki nämä johtavat maapallon vastaanottaman auringonvalon jakautumiseen uudelleen.

Mielenkiintoisimmat todisteet Milankovicin kiertoradan pakotuksesta vastaavat läheisesti maan historian viimeisintä (ja tutkittua) ajanjaksoa (noin 400 000 vuoden ajan). Tänä aikana jäätiköiden ja lasien välisten ajanjaksojen ajoitus on niin lähellä Milankovicin kiertoradan pakotusaikojen muutoksia, että se on laajimmin hyväksytty selitys viimeiselle jääkaudelle.

Tektoniset levyt:Geologinen tieto osoittaa ilmeisen korrelaation jääkausien alkamisen ja maan mantereiden sijaintien välillä. Näiden jaksojen aikana ne olivat paikoissa, jotka häiritsivät tai tukkivat lämpimän veden virtausta napoihin, antaen siten jäälevyjen muodostumisen.

Tämä puolestaan lisäsi maan albedoa, mikä vähentää aurinkoenergian määrää, jota maan ilmakehä ja kuori absorboivat. Tämä johti positiiviseen palautekiertoon, jossa jäälevyjen eteneminen lisäsi edelleen maan albedoa ja salli lisää jäähdytystä ja enemmän jäätymistä. Tämä jatkui, kunnes kasvihuoneilmiö päättyi jäätymisjaksoon.

Menneiden jääkausien perusteella on määritetty kolme kokoonpanoa, jotka voivat johtaa jääkauteen - maanosan naapurin yläpuolella oleva mantere (kuten Antarktika tekee tänään); polaarinen meri on suljettu (kuten Jäämeri on nykyään); ja superosaa, joka kattaa suurimman osan päiväntasaajasta (kuten Rodinia teki kryogeenisen ajanjaksona).

Lisäksi jotkut tutkijat uskovat, että Himalajan vuoriketjulla - joka muodostui 70 miljoonaa vuotta sitten - on ollut tärkeä rooli viimeisimmässä jääkaudella. Lisäämällä maapallon kokonaissademäärä, se on myös lisännyt nopeutta, jolla hiilidioksidi on poistettu ilmakehästä (vähentäen siten kasvihuoneilmiötä). Sen olemassaolo on myös rinnalla maapallon keskilämpötilan pitkäaikaiseen laskuun viimeisen 40 miljoonan vuoden aikana.

Ilmakehän koostumus: On todisteita siitä, että kasvihuonekaasujen pitoisuudet putoavat jäälevyjen edetessä ja kasvavat niiden vetäytyessä. Lumipallomaa -hypoteesin mukaan - jossa jää peitti kokonaan tai melkein melkein aina planeetan ainakin aikaisemmin - myöhäisen Proterozoicin jääkausi päättyi ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden nousuun, jonka katsottiin olevan vulkaanista purkausta.

Jotkut kuitenkin väittävät, että kohonneet hiilidioksiditasot ovat saattaneet toimia palautteen mekanismina eikä syynä. Esimerkiksi vuonna 2009 kansainvälinen tutkijaryhmä tuotti tutkimuksen, jonka otsikko oli ”Viimeinen jäätikkö-maksimiarvo” ja joka osoitti, että auringon säteilyn (ts. Auringosta absorboidun energian) lisääntyminen tarjosi alkuperäisen muutoksen, kun taas kasvihuonekaasujen osuus oli muutoksen suuruus.

Suurimmat jääkaudet:

Tutkijat ovat todenneet, että ainakin viisi suurta jääkautta tapahtui maan historiassa. Näitä ovat Huronian, Kryogenian, Andien Saharan, Karoo ja Qauternary jääkaudet. Huronian jääkausi on päivätty varhaisella Protzerozoic Eonilla, noin 2,4 - 2,1 miljardia vuotta sitten, perustuen geologisiin todisteisiin, joita havaittiin Huron-järven pohjois- ja koillisosassa (ja jotka korreloivat Michiganissa ja Länsi-Australiassa löydettyjen esiintymien kanssa).

Kryogeeninen jääkausi kesti noin 850–630 miljoonaa vuotta sitten, ja se oli kenties vakavin maapallon historiassa. Uskotaan, että tänä aikana jäätiköt saavuttivat päiväntasaajan, mikä johti ”lumipallomaa” -skenaarioon. Uskotaan myös päättyneen vulkaanisen aktiivisuuden äkillisen lisääntymisen vuoksi, joka laukaisi kasvihuoneilmiön, vaikka (kuten huomautettiin) tästä käydään keskustelua.

Andien ja Saharan jääkausi tapahtui myöhään Ordovicin ja Silurian aikana (noin 460–420 miljoonaa vuotta sitten). Kuten nimestä voi päätellä, tässä oleva näyttö perustuu geologisiin näytteisiin, jotka on otettu Tassili n'Ajjerin vuoristoalueelta Länsi-Saharassa, ja jotka korreloivat todisteilla, jotka on saatu Andien vuoristoketjusta Etelä-Amerikassa (samoin kuin Arabian niemimaalla ja etelässä) Amazonin altaan).

Karoo-jääkauden katsotaan johtuvan land kasvien evoluutiosta Devonin ajanjakson alkaessa (noin 360–260 miljoonaa vuotta sitten), joka aiheutti planeettojen happipitoisuuksien pitkäaikaista nousua ja CO 2 -pitoisuuksien alenemista - mikä johti maailmanlaajuiseen jäähdytys. Se on nimetty sedimenttiesiintymien perusteella, jotka löydettiin Karon alueelta Etelä-Afrikasta, ja vastaavia todisteita löytyi Argentiinassa.

Nykyinen jääkausi, joka tunnetaan nimellä Plioseeni-Kvaternäärinen jäätyminen, alkoi noin 2,58 miljoonaa vuotta sitten myöhään Plioseenin aikana, jolloin jäälevyjen leviäminen pohjoisella pallonpuoliskolla alkoi. Siitä lähtien maailma on kokenut useita jäätikkö- ja jäänvälisiä jaksoja, joissa jäälevyt etenevät ja vetäytyvät aika-asteikolla 40 000 - 100 000 vuotta.

Maa on tällä hetkellä jäätikköjen välinen jakso, ja viimeinen jääkausi päättyi noin 10 000 vuotta sitten. Jäljelle jääneet mannermaiset jäälevyt, jotka aikoinaan venyivät ympäri maailmaa, ovat nyt rajattu Grönlantiin ja Etelämantereen, samoin kuin pienempiin jäätiköihin - kuten sellaiseen, joka kattaa Baffinin saaren.

Antropogeeninen ilmastomuutos:

Kaikkien mekanismien, joihin jääkausien katsotaan liittyvän, tarkkaa roolia - ts. Kiertoradan pakottaminen, auringon pakottaminen, geologinen ja vulkaaninen aktiivisuus - ei vielä tunneta täysin. Hiilidioksidin ja muiden kasvihuonekaasupäästöjen merkityksen vuoksi viime vuosikymmeninä on kuitenkin ollut huolestuttavaa siitä, mitkä ovat ihmisten toiminnan pitkäaikaiset vaikutukset planeetalle.

Esimerkiksi ainakin kahdessa suuressa jääkaudella, Cryogenian- ja Karoo-jääkaudella, ilmakehän kasvihuonekaasujen lisääntymisen ja vähentymisen uskotaan olleen tärkeä rooli. Kaikissa muissa tapauksissa, joissa kiertoradan pakottamisen uskotaan olevan jääkauden päättymisen pääasiallinen syy, lisääntyneet kasvihuonekaasupäästöt olivat edelleen vastuussa negatiivisesta palautteesta, joka johti vielä suurempiin lämpötilan nousuihin.

Ihmisen toiminnan lisäämällä hiilidioksidilla on myös ollut suora vaikutus ilmastomuutoksiin, joita tapahtuu ympäri maailmaa. Tällä hetkellä ihmisten fossiilisten polttoaineiden polttaminen on maailman suurin hiilidioksidipäästöjen lähde (noin 90%), joka on yksi tärkeimmistä kasvihuonekaasuista, joka sallii säteilevän pakotuksen (eli kasvihuoneilmiövaikutus).

Vuonna 2013 Kansallinen valtameri- ja ilmakehän hallinto ilmoitti, että hiilidioksidin pitoisuudet ilmakehän ylemmässä osassa saavuttivat 400 miljoonasosaa (ppm) ensimmäistä kertaa mittausten alkamisen jälkeen 1800-luvulla. Päästöjen nykyisen kasvunopeuden perusteella NASA arvioi, että hiilipitoisuudet voivat olla välillä 550–800 ppm seuraavan vuosisadan aikana.

Jos kyse on edellisestä skenaariosta, NASA arvioi nousevan keskimääräisissä globaaleissa lämpötiloissa 2,5 ° C (4,5 ° F), mikä olisi kestävää. Jos jälkimmäinen skenaario osoittautuu niin, globaalit lämpötilat nousevat keskimäärin 4,5 ° C (8 ° F), mikä tekisi elämästä kestämätöntä monille planeetan osille. Tästä syystä etsitään vaihtoehtoja kehittämiselle ja laajalle levinneelle kaupalliselle omaksumiselle.

Lisäksi vuonna 2012 julkaistun tutkimuksen mukaan Luonnontieteellinen- nimeltään ”Nykyisen jäänvälisen luonnollisen pituuden määrittäminen” - ihmisen hiilidioksidipäästöjen odotetaan myös lykkäävän seuraavaa jääkautta. Käyttäen maapallon kiertoradalla olevia tietoja lasien välisten ajanjaksojen pituuden laskemiseksi, tutkimusryhmä päätteli, että seuraava jää (odotettavissa 1500 vuodessa) vaatii, että ilmakehän hiilidioksiditasot pysyvät alle noin 240? Ppm.

Maan menneisyydessä tapahtuneiden pidempien jääkausien ja lyhyempien jääkausien oppiminen on tärkeä askel kohti ymmärrystä siitä, kuinka Maan ilmasto muuttuu ajan myötä. Tämä on erityisen tärkeää, koska tutkijat pyrkivät selvittämään, kuinka suuri osa nykyaikaisesta ilmastomuutoksesta on ihmisen aiheuttamaa ja mitä mahdollisia vastatoimia voidaan kehittää.

Olemme kirjoittaneet monia artikkeleita Space Age -lehden jääkaudesta. Tässä uusi tutkimus paljastaa tulivuoren ohjaaman pienen jääkauden. Ajoiko tappaja-asteroidi planeetan jääkauteen? Oliko siellä slushball-maata? Ja onko Mars tulossa jääkaudesta?

Jos haluat lisätietoja maapallolta, tutustu NASA: n aurinkokunnan tutkimusoppaan maan päällä. Ja tässä on linkki NASAn Earth Observatoryyn.

Olemme myös nauhoittaneet jakson tähtitiede-näyttelijöistä, jotka ovat kaikki maapallosta. Kuuntele täältä, Jakso 51: Maa ja osa 308: Ilmastomuutos.

Lähde: