W historii Ziemi były długie okresy, kiedy cała planeta była ciepła - od równika po bieguny. Ale bywały też czasy tak zimne, że lodowce docierały do regionów, które są obecnie klasyfikowane jako strefy umiarkowane. Najprawdopodobniej zmiana tych okresów miała charakter cykliczny. W ciepłych czasach lodu mogło być stosunkowo mało i znajdowano go tylko w rejonach polarnych lub na szczytach gór. Ważną cechą epok lodowcowych jest to, że zmieniają one charakter powierzchni Ziemi: każde zlodowacenie wpływa na wygląd ziemi. Same w sobie zmiany te mogą być małe i nieistotne, ale są trwałe.
Historia epok lodowcowych
Nie wiemy dokładnie, ile epok lodowcowych było w historii Ziemi. Znamy co najmniej pięć, a może siedem epok lodowcowych, począwszy od prekambru, w szczególności: 700 milionów lat temu, 450 milionów lat temu (okres ordowiku), 300 milionów lat temu - zlodowacenie permsko-karbońskie, jedno z największych epok lodowcowych. wpływające na południowe kontynenty. Kontynenty południowe to tzw. Gondwana - starożytny superkontynent obejmujący Antarktydę, Australię, Amerykę Południową, Indie i Afrykę.
Ostatnie zlodowacenie odnosi się do okresu, w którym żyjemy. Czwartorzędowy okres ery kenozoicznej rozpoczął się około 2,5 miliona lat temu, kiedy do morza dotarły lodowce na półkuli północnej. Ale pierwsze oznaki tego zlodowacenia pochodzą sprzed 50 milionów lat na Antarktydzie.
Struktura każdej epoki lodowcowej ma charakter okresowy: występują stosunkowo krótkie okresy ciepłe i dłuższe okresy oblodzenia. Naturalnie zimne czary nie są wynikiem samego zlodowacenia. Najbardziej widoczną konsekwencją okresów zimnych jest zlodowacenie. Jednak są dość długie okresy, które są bardzo zimne, pomimo braku lodowców. Dziś przykładem takich regionów jest Alaska czy Syberia, gdzie zimą jest bardzo zimno, ale nie ma zlodowacenia, ponieważ nie ma wystarczającej ilości opadów, aby zapewnić wystarczającą ilość wody do formowania się lodowców.
Odkrycie epok lodowcowych
Film promocyjny:
Wiedzieliśmy, że na Ziemi istnieją epoki lodowcowe od połowy XIX wieku. Wśród wielu nazwisk związanych z odkryciem tego zjawiska jako pierwszy wymienia się zwykle Louis Agassiz, szwajcarski geolog żyjący w połowie XIX wieku. Badał lodowce Alp i zdał sobie sprawę, że kiedyś były one znacznie bardziej rozległe niż obecnie. Nie tylko on to zauważył. W szczególności zauważył to inny Szwajcar, Jean de Charpentier.
Nic dziwnego, że odkryć tych dokonano głównie w Szwajcarii, ponieważ lodowce wciąż istnieją w Alpach, chociaż topnieją dość szybko. Łatwo zauważyć, że kiedyś lodowce były znacznie większe - wystarczy spojrzeć na szwajcarski krajobraz, rynny (doliny polodowcowe) i tak dalej. Jednak to Agassiz jako pierwszy przedstawił tę teorię w 1840 r., Publikując ją w książce Étude sur les glaciers, a później, w 1844 r., Rozwinął ten pomysł w książce Système glaciare. Pomimo początkowego sceptycyzmu, z czasem ludzie zaczęli zdawać sobie sprawę, że to rzeczywiście prawda.
Wraz z pojawieniem się map geologicznych, zwłaszcza w Europie Północnej, stało się jasne, że lodowce były kiedyś ogromne. W tym czasie toczyła się obszerna dyskusja na temat tego, jak te informacje odnoszą się do potopu, ponieważ istniał konflikt między dowodami geologicznymi a naukami biblijnymi. Pierwotnie osady lodowcowe nazywano deluwialnymi, ponieważ uważano je za dowód potopu. Dopiero później okazało się, że takie wyjaśnienie nie pasuje: osady te świadczyły o zimnym klimacie i rozległym zlodowaceniu. Na początku XX wieku stało się jasne, że było wiele lodowców, a nie jeden, i od tego momentu ta dziedzina nauki zaczęła się rozwijać.
Badania epoki lodowcowej
Znane są geologiczne dowody epok lodowcowych. Głównym dowodem na istnienie lodowców są charakterystyczne osady utworzone przez lodowce. Zachowane są w przekroju geologicznym w postaci grubych uporządkowanych warstw specjalnych złóż (osadów) - diamictonu. Są to po prostu nagromadzenia lodowcowe, ale obejmują nie tylko osady lodowcowe, ale także zaspy stopionej wody utworzone przez jej strumienie, jeziora polodowcowe czy lodowce wchodzące do morza.
Istnieje kilka form jezior polodowcowych. Ich główna różnica polega na tym, że są zbiornikiem wodnym otoczonym lodem. Na przykład, jeśli mamy lodowiec, który wznosi się do doliny rzeki, to blokuje dolinę jak korek w butelce. Oczywiście, gdy lód blokuje dolinę, rzeka nadal będzie płynąć, a poziom wody będzie się podnosił, aż przeleje się przez krawędzie. W ten sposób w wyniku bezpośredniego kontaktu z lodem powstaje jezioro polodowcowe. W takich jeziorach są pewne osady, które możemy zidentyfikować.
Ze względu na sposób topnienia lodowców, w zależności od sezonowych zmian temperatury, lód topi się co roku. Prowadzi to do corocznego wzrostu ilości drobnych osadów spadających spod lodu do jeziora. Jeśli następnie spojrzymy do jeziora, zobaczymy tam nawarstwianie się (rytmiczne nawarstwione osady), które są również znane pod szwedzką nazwą varve, co oznacza roczną akumulację. W ten sposób możemy faktycznie zobaczyć roczne nawarstwianie się jezior polodowcowych. Możemy nawet policzyć te zadziory i dowiedzieć się, jak długo istniało to jezioro. Ogólnie za pomocą tego materiału możemy uzyskać wiele informacji.
Na Antarktydzie możemy zobaczyć ogromne lodowe szelfy schodzące z lądu do morza. I naturalnie lód unosi się, więc pozostaje na wodzie. Płynąc, niesie ze sobą kamyczki i drobne osady. Ze względu na efekt termiczny wody lód topi się i odrzuca ten materiał. Prowadzi to do powstania procesu tzw. Raftingu skał wpadających do oceanu. Kiedy widzimy złoża kopalne z tego okresu, możemy dowiedzieć się, gdzie znajdował się lodowiec, jak daleko się rozciągał i tak dalej.
Przyczyny lodowców
Badacze są przekonani, że epoki lodowcowe występują, ponieważ klimat Ziemi zależy od nierównomiernego ogrzewania jej powierzchni przez Słońce. Na przykład regiony równikowe, w których Słońce znajduje się prawie pionowo nad głową, to najcieplejsze strefy, a regiony polarne, gdzie znajduje się pod dużym kątem do powierzchni, są najzimniejsze. Oznacza to, że różnica w ogrzewaniu różnych części powierzchni Ziemi napędza maszynę oceaniczno-atmosferyczną, która nieustannie próbuje przenosić ciepło z obszarów równikowych do biegunów.
Gdyby Ziemia była zwykłą kulą, transfer ten byłby bardzo skuteczny, a kontrast między równikiem a biegunami jest bardzo mały. Tak było w przeszłości. Ale ponieważ są teraz kontynenty, przeszkadzają one tej cyrkulacji, a struktura jej przepływów staje się bardzo złożona. Proste prądy są powstrzymywane i zmieniane - w dużej mierze z powodu gór, co prowadzi do wzorców cyrkulacji, które obserwujemy dzisiaj, które rządzą pasatami i prądami oceanicznymi. Na przykład jedna z teorii o tym, dlaczego epoka lodowcowa rozpoczęła się 2,5 miliona lat temu, wiąże to zjawisko ze wzrostem Himalajów. Himalaje wciąż rosną bardzo szybko i okazuje się, że istnienie tych gór w bardzo ciepłej części Ziemi kontroluje takie rzeczy jak system monsunowy. Początek czwartorzędowej epoki lodowcowej wiąże się również z zamknięciem Przesmyku Panamskiego,który łączy północ i południe Ameryki, co uniemożliwiło transfer ciepła z równikowego Pacyfiku do Atlantyku.
Gdyby położenie kontynentów względem siebie i równika umożliwiało efektywną cyrkulację, wówczas na biegunach byłoby ciepło, a stosunkowo ciepłe warunki utrzymywałyby się na całej powierzchni ziemi. Ilość ciepła odbieranego przez Ziemię byłaby stała i tylko nieznacznie się zmieniała. Ale ponieważ nasze kontynenty stwarzają poważne przeszkody w krążeniu między północą a południem, mamy wyraźne strefy klimatyczne. Oznacza to, że bieguny są stosunkowo zimne, a regiony równikowe są ciepłe. Kiedy wszystko dzieje się tak, jak jest teraz, Ziemia może się zmienić z powodu zmian w ilości otrzymywanego ciepła słonecznego.
Te różnice są prawie całkowicie stałe. Powodem tego jest to, że z biegiem czasu zmienia się oś Ziemi, podobnie jak orbita Ziemi. Biorąc pod uwagę tak złożony podział stref klimatycznych, zmiany orbitalne mogą przyczyniać się do długoterminowych zmian klimatu, powodując wahania klimatu. Z tego powodu nie mamy ciągłego oblodzenia, ale okresy oblodzenia przerywane okresami ciepłymi. Dzieje się to pod wpływem zmian orbitalnych. Najnowsze zmiany orbitalne są postrzegane jako trzy odrębne zdarzenia: jedno trwające 20 000 lat, drugie 40 000 lat i trzecie 100 000 lat.
Doprowadziło to do odchyleń w schemacie cyklicznych zmian klimatu podczas epoki lodowcowej. Oblodzenie powstało najprawdopodobniej w tym cyklicznym okresie 100 000 lat. Ostatnia epoka międzylodowcowa, tak ciepła jak obecna, trwała około 125 tys. Lat, a potem przyszła długa epoka lodowcowa, która trwała około 100 tys. Lat. Żyjemy teraz w innej epoce interglacjału. Ten okres nie będzie trwał wiecznie, więc w przyszłości czeka nas kolejna epoka lodowcowa.
Dlaczego epoki lodowcowe dobiegają końca
Zmiany orbitalne zmieniają klimat i okazuje się, że epoki lodowcowe charakteryzują się naprzemiennością okresów zimnych, które mogą trwać nawet 100 tysięcy lat, oraz okresami ciepłymi. Nazywamy je epoką lodowcową (lodowcową) i interglacjalną (interglacjalną). Era międzylodowcowa charakteryzuje się mniej więcej tymi samymi warunkami, które obserwujemy dzisiaj: wysokim poziomem mórz, ograniczonymi obszarami oblodzenia itd. Oczywiście, a teraz są lodowce na Antarktydzie, Grenlandii i innych podobnych miejscach. Ale ogólnie warunki klimatyczne są stosunkowo ciepłe. To jest istota interglacjału: wysoki poziom morza, ciepłe warunki temperaturowe i ogólnie dość równomierny klimat.
Ale w epoce lodowcowej średnia roczna temperatura zmienia się znacznie, strefy wegetatywne są zmuszone do przemieszczania się na północ lub południe, w zależności od półkuli. Regiony takie jak Moskwa czy Cambridge stają się niezamieszkane, przynajmniej zimą. Chociaż mogą być zasiedlane latem ze względu na silny kontrast między porami roku. Ale co się właściwie dzieje: strefy zimne znacznie się rozszerzają, średnia roczna temperatura spada, a ogólne warunki klimatyczne stają się bardzo zimne. Podczas gdy największe zdarzenia lodowcowe są stosunkowo ograniczone w czasie (być może około 10 000 lat), cały długi okres zimna może trwać 100 000 lat lub dłużej. Tak wygląda cykliczność lodowcowo-interglacjalna.
Ze względu na długość każdego okresu trudno powiedzieć, kiedy wyjdziemy z obecnej epoki. Wynika to z tektoniki płyt, czyli położenia kontynentów na powierzchni Ziemi. Obecnie biegun północny i biegun południowy są odizolowane: Antarktyda znajduje się na biegunie południowym, a Ocean Arktyczny na północy. Z tego powodu występuje problem z cyrkulacją ciepła. Dopóki położenie kontynentów się nie zmieni, epoka lodowcowa będzie trwać. Opierając się na długookresowych zmianach tektonicznych, można przypuszczać, że w przyszłości zajmie to kolejne 50 milionów lat, zanim nastąpią istotne zmiany, które pozwolą Ziemi wyjść z epoki lodowcowej.
Konsekwencje geologiczne
To uwalnia ogromne obszary szelfu kontynentalnego, które są obecnie zalane. Oznaczałoby to na przykład, że pewnego dnia będzie można przejść pieszo z Wielkiej Brytanii do Francji, z Nowej Gwinei do Azji Południowo-Wschodniej. Jednym z najbardziej krytycznych miejsc jest Cieśnina Beringa, która łączy Alaskę ze Wschodnią Syberią. Jest dość płytko, około 40 metrów, więc jeśli poziom morza spadnie do stu metrów, obszar ten stanie się lądem. Jest to również ważne, ponieważ rośliny i zwierzęta będą mogły migrować przez te miejsca i dotrzeć do regionów, do których dziś nie mogą się dostać. Zatem kolonizacja Ameryki Północnej uzależniona jest od tzw. Beringii.
Zwierzęta i epoka lodowcowa
Należy pamiętać, że sami jesteśmy „produktami” epoki lodowcowej: ewoluowaliśmy w jej trakcie, abyśmy mogli ją przetrwać. Nie jest to jednak kwestia jednostek - to sprawa całej populacji. Problem w dzisiejszych czasach polega na tym, że jest nas zbyt wielu, a nasze działania znacząco zmieniły warunki naturalne. W warunkach naturalnych wiele zwierząt i roślin, które dziś widzimy, ma długą historię i doskonale przetrwało epokę lodowcową, chociaż są takie, które ewoluują nieznacznie. Migrują, dostosowują się. Istnieją obszary, w których zwierzęta i rośliny przetrwały epokę lodowcową. Te tak zwane ostoje znajdowały się dalej na północ lub południe od ich obecnego rozmieszczenia.
Ale w wyniku działalności człowieka niektóre gatunki zmarły lub wymarły. Działo się to na wszystkich kontynentach, z możliwym wyjątkiem Afryki. Ogromna liczba dużych kręgowców, a mianowicie ssaków, a także torbaczy w Australii została wytępiona przez ludzi. Było to spowodowane bezpośrednio naszą działalnością, taką jak polowanie, lub pośrednio - niszczeniem ich siedlisk. Zwierzęta, które żyją obecnie na północnych szerokościach geograficznych, w przeszłości żyły w Morzu Śródziemnym. Zniszczyliśmy ten region tak bardzo, że tym zwierzętom i roślinom będzie bardzo trudno go ponownie skolonizować.
Konsekwencje globalnego ocieplenia
W normalnych warunkach geologicznych wkrótce wrócilibyśmy do epoki lodowcowej. Ale z powodu globalnego ocieplenia, które jest konsekwencją działalności człowieka, odkładamy to na później. Nie będziemy w stanie całkowicie temu zapobiec, ponieważ przyczyny, które spowodowały to w przeszłości, nadal istnieją. Aktywność człowieka, pierwiastek nieprzewidziany przez naturę, wpływa na ocieplenie atmosfery, co mogło już spowodować opóźnienie kolejnego zlodowacenia.
Dziś zmiany klimatyczne to bardzo pilna i ekscytująca kwestia. Jeśli pokrywa lodowa Grenlandii stopi się, poziom morza podniesie się o sześć metrów. W przeszłości, podczas poprzedniej epoki interglacjału, która miała miejsce około 125 tysięcy lat temu, pokrywa lodowa Grenlandii stopiła się obficie, a poziom morza podniósł się o 4-6 metrów wyżej niż obecnie. To oczywiście nie koniec świata, ale nie jest to też chwilowa komplikacja. W końcu Ziemia podniosła się po katastrofach wcześniej, będzie w stanie przetrwać tę.
Perspektywy długoterminowe dla planety nie są złe, ale dla ludzi to inna sprawa. Im więcej prowadzimy badań, tym lepiej rozumiemy, jak zmienia się Ziemia i dokąd prowadzi, tym lepiej rozumiemy planetę, na której żyjemy. Jest to ważne, ponieważ ludzie w końcu zaczynają myśleć o zmianie poziomu mórz, globalnym ociepleniu i wpływie tych wszystkich rzeczy na rolnictwo i ludzi. Wiele z tego jest związanych z badaniem epok lodowcowych. Dzięki tym badaniom poznajemy mechanizmy lodowców i możemy aktywnie wykorzystać tę wiedzę, aby spróbować złagodzić niektóre z tych zmian, które sami wywołujemy. To jeden z głównych wyników i jeden z celów badań epok lodowcowych.
Oczywiście główną konsekwencją epoki lodowcowej są ogromne pokrywy lodowe. Skąd pochodzi woda? Oczywiście z oceanów. A co dzieje się podczas epok lodowcowych? Lodowce powstają w wyniku opadów atmosferycznych na lądzie. Ze względu na to, że woda nie wraca do oceanu, poziom morza spada. Podczas najcięższych lodowców poziom morza może spaść nawet o ponad sto metrów.
