Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Jak często zdarzają się epoki lodowcowe i kiedy może rozpocząć się nowe zlodowacenie? Odpowiedź na pierwsze pytanie zależy od tego, czy mówimy o wielkich epokach lodowcowych, czy o małych epokach lodowych. Ziemia przeszła pięć wielkich epok lodowcowych, z których część trwała setki milionów lat. W rzeczywistości obecnie na Ziemi również trwa wielka epoka lodowcowa, co wyjaśnia, dlaczego planeta posiada polarne czapy.

Według badacza paleoklimatu, Michaela Sandstroma z Columbia University w Nowym Jorku, wielkie epoki lodowcowe stanowią około 25 procent z 4,5 miliarda lat istnienia Ziemi.

Pięć dużych epok lodowcowych w przeszłości naszej planety obejmuje: zlodowacenie hurońskie (2,4 miliarda do 2,1 miliardy lat temu), zlodowacenie kriogeniczne (720 milionów do 635 milionów lat temu), zlodowacenie andyjsko-saharyjskie (450 milionów do 420 milionów lat temu), epoka lodowa późnego paleozoiku (335 milionów do 260 milionów lat temu) i zlodowacenie czwartorzędowe (2,7 miliona lat temu).

Bardzo ciekawa jest hipoteza o Ziemi-śnieżce. Głosi ona, że pod koniec prekambru Ziemia została całkowicie lub prawie całkowicie pokryta lądolodem w wyniku ówczesnego zlodowacenia. Różne modele zakładają różny zasięg pokrywy lodowej, ale wszystkie zgadzają się, że było to zjawisko o charakterze globalnym. Zgodnie z tą hipotezą w okresie od 750 mln do 580 mln lat temu (zlodowacenie kriogeniczne) pojawiła się epoka lodowcowa tak silna, że wszystkie oceany Ziemi zamarzły. Cała planeta została pokryta ponadkilometrową czapą lodu. Jedynie głębie oceaniczne podgrzewane wewnętrznym ciepłem Ziemi pozostały niezamrznięte. Nie było deszczu, śniegu ani chmur. Istnieją też hipotezy, że Ziemia zamieniła się w śnieżkę kilka razy w ciągu swojego istnienia. Podejrzewa się, że również wcześniejsza duża epoka lodowcowa – 2,3 mld lat temu – była tak silna, że planeta przeszła pierwszy okres Ziemi-śnieżki.

W ramach dużych epok lodowcowych mogą występować mniejsze epoki lodowe (zwane glacjałami) i cieplejsze okresy (zwane interglacjałami). Na początku czwartorzędowego zlodowacenia, od około 2,7 miliona do 1 miliona lat temu okresy zlodowacenia przychodziły co 41 tys. lat. Jednak w ciągu ostatnich 800 tys. lat powiększające się pokrywy lodowe pojawiały się rzadziej – co około 100 tys. lat.

Cykl wynoszący 100 tys. lat działa w następujący sposób: pokrywy lodu rosną przez około 90 tys. lat, a następnie w okresie cieplejszym cofają się przez około 10 tys. lat. Następnie proces się powtarza.

Biorąc pod uwagę fakt, że ostatnia epoka lodowcowa zakończyła się około 11,7 tys. lat temu, nasuwa się następujące pytanie: czy nie zbliża się czas, żeby Ziemia znów zamarzła?

Hipoteza postawiona przez serbskiego astronoma Milutina Milankovicia wyjaśnia, dlaczego Ziemia przechodzi okresy glacjałów i interglacjałów. Ponieważ planeta krąży wokół Słońca, trzy czynniki wpływają na ilość światła słonecznego docierającego do Ziemi: nachylenie ekliptyki (od 24,5 stopni do 22,1 stopnia w cyklu 41 tys. lat); ekscentryczność (zmieniający się kształt jej orbity wokół Słońca, która waha się od bliskiego kręgu do owalnego kształtu) i precesję (jedna pełna precesja dzieje się co 19 tys. do 23 tys. lat), według Milankovicia.

Według teorii powinniśmy wkrótce wejść w kolejną epokę lodowcową, jednak czynniki związane z orbitą Ziemi, które mają wpływ na tworzenie się glacjałów i interglacjałów, są niekorzystne dla ochłodzenia klimatu (ekscentryczność orbity i nachylenie osi Ziemi). W połączeniu z faktem, że pompujemy do atmosfery tak dużo dwutlenku węgla, oznacza to, że prawdopodobnie nie wejdziemy w kolejny okres lodowy przez co najmniej 100 tys. lat.

Jednym z czynników, który ma duży wpływ na temperaturę panującą na Ziemi, jest zawartość dwutlenku węgla w atmosferze. W ciągu ostatnich 800 tys. lat poziom dwutlenku węgla wahał się między około 170 ppm a 280 ppm (liczba części na milion, 10^-6), co oznacza, że ​spośród miliona molekuł powietrza, 280 z nich to cząsteczki dwutlenku węgla. Sandstrom stwierdził, że między glacjałami i interglacjałami jest różnica zaledwie około 100 ppm. Jednak poziom dwutlenku węgla dziś jest znacznie wyższy w porównaniu z tymi, jakie występowały w przeszłości. Według Climate Central (organizacji zajmującej się analizą i publikacją raportów o stanie klimatu) w maju 2016 roku dwutlenek węgla w Antarktyce osiągnął wysoki poziom 400 ppm.

Ziemia bywała ciepła we wcześniejszych okresach jej istnienia, na przykład w czasach, gdy po Ziemi chodziły dinozaury, klimat na planecie był znacznie cieplejszy niż obecnie. Niepokojącym faktem jest jednak to, że tak dużo dwutlenku węgla wprowadzamy w atmosferę w tak krótkim czasie.

Według naukowca efekt cieplarniany spowodowany poziomem dwutlenku węgla będzie miał duże konsekwencje, ponieważ nawet niewielki wzrost średniej temperatury Ziemi może doprowadzić do drastycznych zmian. Jeśli globalne ocieplenie spowoduje, że pokrywy lodowe Grenlandii i Antarktyki ulegną stopieniu, poziom oceanu światowego wzrośnie o około 60 metrów.

Opracowano na podstawie:
How Often Do Ice Ages Happen?