U posljednjih milijun godina, Zemlja je doživjela veliko ledeno doba otprilike svakih 100.000 godina. Znanstvenici imaju nekoliko teorija kako bi objasnili ovaj lednički ciklus, ali nova istraživanja pokazuju kako je glavna pokretačka snaga sve u načinu na koji se planet naginje.
Zemljina os rotacije nije okomita na ravninu u kojoj orbitira oko Sunca. Pomaknuo se za 23,5 stupnjeva. Ovaj nagib, ili nagib, objašnjava zašto imamo godišnja doba i zašto mjesta iznad Arktičkog kruga imaju 24-satnu tamu zimi i stalnu sunčevu svjetlost ljeti.
Ali kut nije konstantan - trenutno se smanjuje s najviše 24 stupnja prema minimalno 22,5 stupnjeva. Ova varijacija seže u ciklus od 40 000 godina.
|
Peter Huybers iz Oceanografske ustanove Woods Hole i Carl Wunsch s Massachusetts tehnološkog instituta usporedili su vrijeme varijacija nagiba s vremenom u posljednjih sedam ledenih doba. Otkrili su da krajevi tih razdoblja - zvani glacijalni završeci - odgovaraju vremenima najvećeg nagiba.
"Očigledan razlog za to je taj što je prosječna godišnja sunčeva svjetlost u višim širinama veća kada je nagib maksimalan", rekao je Huybers WordsSideKick.com u telefonskom razgovoru.
Više sunčevog svjetla koje sezonski pogodi polarne regije pomoglo bi u topljenju ledenih ploha. Čini se da ovaj efekt naginjanja objašnjava zašto su ledena doba dolazila brže - svakih 40.000 godina, baš kao i varijacije nagiba - prije dva i milijun godina.
"Oblik je u jednom trenutku očito bio važan", rekao je Huybers.
Hladniji planet
Istraživači nagađaju kako je razdoblje ledenjaka u posljednjih milijun godina postalo duže jer je Zemlja postajala nešto hladnija - što je posljedica toga da svaki put planeti propuste šansu da se odmrzne.
Glacijalni ciklusi se mogu posredno mjeriti u omjeru teškog i lakog kisika u oceanskim sedimentima. Jednostavno rečeno, što više leda ima na Zemlji, manje je kisika malo u oceanu. Omjer kisika zabilježen je u fosilima malih organizama - koji se nazivaju foraminifera, ili kratkim foramima - koji čine školjke od dostupnog kisika u oceanu.
"Ove 'bube' postoje već duže vrijeme - žive cijelim oceanom", rekao je Huybers. "Kad umru, padaju na morsko dno i postaju dio sedimenta."
Izbušena jezgra sedimenata s morskog dna pokazuju razlike u dubini u omjeru teškog i lakog kisika - pokazatelj promjena količine leda tijekom vremena. Ovaj podatak o klimatskim promjenama seže u nekoliko desetaka milijuna godina.
Poboljšavajući datiranje ovih sedimenata, Huybers i Wunsch pokazali su da se naglo smanjivanje omjera kisika - što odgovara naglom topljenju leda - kada je Zemlja imala najveći nagib.
Druge orbitalne neobičnosti
Značaj ovog odnosa dovodi u pitanje druga objašnjenja za učestalost ledenih doba.
Jedna od popularnih teorija je da bi nekružni oblik ili ekscentričnost Zemljine orbite oko Sunca mogla pokretati lednički ciklus, budući da razlike u ekscentričnosti imaju razdoblje od 100 000 godina. Zanimljivo drugačije, ali zanimljivo.
Varijacija u orbiti | Razdoblje |
Nagib | 40.000 god |
njihati se | 20.000 god |
nastranost | 100.000 god |
Međutim, sama po sebi ekscentričnost je premala za efekt. Prema Huybersu, promjene u orbiti uzrokuju manje od desetine posto razlike u količini sunčeve svjetlosti koja udara o planetu.
No neki znanstvenici vjeruju da bi mogao biti veći efekt ako bi fluktuacije ekscentričnosti bile povezane s precesijom ili titranjem Zemljine osi. To je poput onoga što se vidi s okretnim vrhom dok usporava.
Zemljina os trenutno je usmjerena prema sjevernoj zvijezdi, Polarisu, ali ona se uvijek okreće oko sebe u stožastom obliku. Za oko 10.000 godina, usmjerit će se prema zvijezdi Vegi, što će značiti da će zima na sjevernoj hemisferi početi umjesto u siječnju u lipnju. Nakon 20.000 godina, os će opet biti usmjerena prema Polarisu.
Huybers je rekao da sezonski pomak s precesije koji je dodao fluktuacijama ekscentričnosti može imati važan učinak na topljenje ledenjaka, ali on i Wunsch otkrili su da kombinirani model ne može odgovarati vremenu u podacima sedimenata.
Preskakanje otkucaja
Pitanje koje su Huybers i Wunsch morali odgovoriti: kako ciklus nagiba prije 40 000 godina čini ledenjački ciklus od 100 000 godina? Pažljivije datiranje sedimenata pokazalo je da vrijeme između ledenih dob može proći prosječan biti 100.000 godina, ali trajanje je ponekad 80.000 godina, ponekad 120.000 godina - oba broja su djeljiva s 40.000. Čini se da se nije topila masa svaki put kada je nagib dostigao svoj maksimum.
|
"Zemlja preskače obline opake", objasnio je Huybers.
Planeta je tek nedavno počela nedostajati mogućnosti topljenja. Iako istraživači nemaju potkrepljujuće dokaze, pretpostavljaju da je preskakanje posljedica sveukupnog hlađenja planete.
Posljednja velika ledena odljeva bila je prije 10 000 godina, što znači da bi Zemlja trebala krenuti u drugo ledeno doba. Mogu li ljudski utjecaji ovo preokrenuti, Huybers je oklijevao špekulirati. Drugi su istraživači otkrili dokaze da se procesom klimatskog zagrijavanja može stvoriti uvjetima koji stvaraju globalnu hladnoću.
"Ovdje imamo sjajan laboratorij za provjeru prirodnih promjena klime", rekao je. "Ali ovo je ciklus od 100.000 godina, dok se globalno zagrijavanje događa tisuću puta brže."
Novo istraživanje otkriva da su promjene u kolebanju planete vezane za ledene cikluse.