Ледниковые периоды земли: Ледниковые периоды Земли — прошлые и будущие | Наука, Прошлое

Содержание

Ледниковые периоды Земли — прошлые и будущие | Наука, Прошлое

Лёд — это целый мир, чуждый и враждебный всему живому. Сказочно прекрасная, серебристая под лучами Луны, ослепительно белая и голубая днём, эта фальшивая, ненадёжная твердь, образующая горы, арки, башни, пещеры, обжигает холодом. Нередко писатели, как Джордж Мартин в цикле «Песнь льда и пламени» или Грег Бир в «Планете-бродяге», видят в замёрзшей воде воплощение зла и смерти.

Множество фильмов-катастроф посвящено наступлению нового ледникового периода… Но с ледником тесно связаны и наши представления о буйной юности человечества, бегавшего с дубиной за мамонтом. Последней ледниковой эпохе мы даже кое-чем обязаны.

Начать стоит с того, что, с научной точки зрения, ледниковый период не ушёл в прошлое вместе с мамонтами и дубинами, а продолжается по сей день. Геология выделяет ледниковые эры — огромные, продолжительностью в сотни миллионов лет, этапы истории нашей планеты, в течение которых климат был намного прохладнее современного. Каждая из таких эр наступала и прекращалась по своим, не всегда очевидным причинам. После окончания очередной ледниковой эры наступала термоэра — теплое время, когда практически не происходило оледенений. Сейчас идёт кайнозонская ледниковая эра, начавшаяся 65 миллионов лет назад.

Ледниковую эру геологи разбивают на интервалы — ледниковые периоды, во время которых приполярные регионы Земли занимают обширные ледники. Но и это ещё не всё. Внутри ледниковых периодов сменяют друг друга ледниковые и межледниковые эпохи, когда площадь покрытых ледником территорий увеличивается или уменьшается в несколько раз. Мы живём в очередную межледниковую эпоху.

Водяной лёд может существовать в 15 различных формах, различающихся особенностями кристаллической решётки. Но экзотические формы льда (более плотные, чем жидкая вода) образуются при очень высоком давлении. Кора Европы и других спутников планет-гигантов сложена преимущественно из экзотического льда (фото: NASA)

О климате первозданной Земли наука может лишь строить предположения разной степени обоснованности. Но раз уж была жидкая вода (это известно), то были и условия для её удержания в таком состоянии. Вероятно, в эпоху, когда лучи тусклого, ещё красноватого Солнца едва пробивались сквозь первичную, пыльную от частого падения астероидов атмосферу, состоящую из водорода, метана, аммиака и прочих вредных для здоровья газов, на Земле уже был лёд. Но следы оледенений возрастом четыре миллиарда лет едва ли будут найдены. Всей воды на планете в те времена не хватило бы даже на белый панцирь для одной современной Гренландии.

Первой и самой продолжительной в истории Земли стала раннепротерозойская ледниковая эра — её называют ещё гуронским оледенением. Эра началась 2,4 миллиарда лет назад и продлилась 300 миллионов лет. Похолодание вызвала жизнедеятельность примитивных водорослей: фотосинтез уже шёл полным ходом, и поступающий в атмосферу кислород превращал метан в дающие меньший парниковый эффект углекислоту и водяной пар. Планета, получавшая от Солнца на 15−20% меньше энергии, чем в наши дни, стала остывать, и моря замёрзли. Океаны уже существовали в раннем протерозое, хотя были не так глубоки и покрывали лишь половину поверхности Земли.

Очень странно выглядел в эту эпоху наш мир. Скованные холодом, ржаво-серые днём и поблёскивающие инеем на рассвете, безжизненные каменистые пустыни. Смёрзшиеся песчаные дюны. Бессмысленно взрезающие равнины русла пересохших рек — ведь во время великих оледенений осадки почти прекращаются. И колоссальные ледниковые щиты, раскиданные без видимой географической логики, — в тропиках, а не у полюсов. Ведь для образования ледников, кроме мороза, нужны ещё и снегопады. В Гуронскую же эру эволюция жизни шла своим чередом и даже добилась некоторых успехов. А значит, у экватора оставались незамерзающие моря, вода в которых могла испаряться, обеспечивая рост ближайших к берегам ледников.

Солнце постепенно разгоралось, вулканы исправно пополняли атмосферу газами, и в конце риасия Земля оттаяла. Следующий миллиард лет был довольно тёплым, хотя полярные шапки периодически возникали. Катастрофа повторилась 900 миллионов лет назад. Наступила вторая ледниковая эра — криогений. Это был самый холодный период в истории Земли. Он длился четверть миллиарда лет.

Снежно-белая поверхность Энцелада — спутника Сатурна — обладает наивысшим в Солнечной системе альбедо. Она отражает 99% падающего света. Но в эпоху криогения Земля могла поспорить с Энцеладом (фото: NASA, «Кассини»)

До конца причины похолодания не ясны. Оно могло стать результатом дрейфа континентов — в этот период суша расположилась необычно, образовав экваториальное кольцо. Из-за этого в холодный сезон — зимой в северном полушарии и летом в южном — в мировой океан не поступали тёплые течения из тропиков, он беспрепятственно охлаждался и замерзал. А летом уже не оттаивал, так как лёд эффективно отражает солнечные лучи. Дополнительным (или основным — версии разнятся) фактором оказалось снижение доли в атмосфере второго по важности парникового газа — углекислого. Растворяясь в воде, углекислота минерализуется, соединяясь с вымываемым из горных пород кальцием. Обычно снижение температуры тормозит этот процесс, так как покрытая ледниками суша перестаёт поставлять в океан соли. Но при экваториальном расположении континентов этот предохранительный механизм не сработал.

Так или иначе, в криогении наступающие с севера и юга ледники выползли из морей на берег и сомкнулись. Солнце на небосводе сияло уже почти так же ярко, как ныне, но белая, сверкающая поверхность планеты больше не воспринимала тепло. На экваторе температура редко поднималась выше −20 градусов. У полюсов же поверх обычного водяного льда намерзал «сухой» — кристаллическая углекислота. Моря замерзали в буквальном смысле слова. Это сейчас шельфовый ледник, стекая с суши, движется по дну до глубины 200, максимум 300 метров. Тогда, миновав континентальный шельф, глетчеры продолжали сползать по материковому склону до глубины 2000 метров, на поверхности нависая над дрейфующими ледяными полями отвесными стенами в полкилометра высотой. Отколовшиеся и унесённые в приполярные районы айсберги больше напоминали крупные острова с горными цепями.

Тяжесть ледяного панциря вдавливает Антарктиду в жидкую земную мантию на глубину 2,5 километра. Возможно, в эпоху криогения Земля формально могла считаться «планетой-океаном» — выше уровня моря оставался только лёд (фото: NASA)

Разумеется, в холодном аду не выжил никто, кроме бактерий. И долгое время считалось, что терять нечего, ибо в те дикие времена на Земле только они и обитали. Но теперь известно, что это не так. Многоклеточные существа появились более миллиарда лет назад, и к началу Криогения в морях водились весьма странные червеобразные твари, не родственные каким-либо ныне здравствующим животным. Если бы не катастрофическое оледенение, жизнь вышла бы на сушу намного раньше. Но это была бы совсем другая жизнь.

Бактерии же всё-таки уцелели в подлёдных озёрах и в горячих ключах. В морях даже сохранялись одноклеточные водоросли, немедленно принимающиеся за фотосинтез там, где сквозь трещины в ледяном панцире проникал хоть какой-то свет. Между тем в атмосфере потихоньку накапливалась углекислота, производимая вулканами. Земля оттаяла в эдиакрии — 635 миллионов лет назад, — и всё вернулось на круги своя.

До следующего раза.

Третья ледниковая эра наступила в палеозое. Начавшись 460 миллионов лет назад в ордовикский период, она продолжалась весь силур, девон, карбон и завершилась лишь 230 миллионов лет назад — в середине триаса. Но по сравнению с эрой Гуронского оледенения и с криогением климат на планете мог считаться буквально курортным. Наступления глетчеров, трёхкилометровыми валами докатывающихся до субтропических широт, сменялись оттепелями, во время которых температура на планете мало отличалась от современной. Тем не менее первых успехов позвоночные добились в холодных, нередко посещаемых айсбергами, экваториальных морях. А в конце девонского периода рыбы полезли на сушу по вполне понятной причине — в воде они ужасно мёрзли. Трудно поверить, но и каменноугольный период тоже был очень морозным, — хотя именно в это время образовалась основная часть угольных залежей, а значит, Землю покрывали густые леса древовидных папоротников и болота.

Катастрофическим для жизни на планете оказалось не само по себе палеозойское оледенение, а его окончание, ознаменовавшееся величайшим в истории Земли вымиранием видов. По одной из гипотез, «оттаивание» планеты привело к срабатыванию «метангидратного ружья». Метан способен консервироваться, образуя в соединении с водой подобные снегу хлопья. Но устойчивы гидраты только при высоком давлении на дне моря или при низкой температуре — в вечной мерзлоте. Если повышение концентрации углекислоты в атмосфере и усиление парникового эффекта ведёт к таянию вечной мерзлоты и прогреванию морей, метан высвобождается, усиливая парниковый эффект, и скорость его выброса нарастает лавинообразно. Смешавшись же с атмосферным кислородом, этот газ просто взрывается. Реальность такого сценария, впрочем, весьма и весьма спорна, но факт остаётся фактом: в конце пермского периода вымерло 96% морских и 70% населявших сушу видов.

Есть версия, что превращению обезьяны в человека во многом поспособствовали изменения климата, которые были вызваны начавшимся 2,5 миллиона лет назад плейстоценовым оледенением. Климат стал сухим, леса сменились саваннами, и предкам человека пришлось перейти к коллективной охоте (фото: Smithsonian Museum of Natural History)

В четвёртую, кайнозойскую ледниковую эру мы живём. Что позволяет нам её хорошо изучить. Собственно, кайнозойский период стал ледниковым лишь 34 миллиона лет назад, когда глетчеры, сползая с антарктических горных хребтов на равнину, после перерыва в 200 миллионов лет снова украсили планету южной полярной ледяной шапкой, полностью скрывшей Антарктиду лишь 13 миллионов лет назад. В северном же полушарии оледенение началось ещё позже. Холодать стало ещё при динозаврах — в конце мела. Это было связано с уменьшением концентрации углекислого газа в атмосфере. Но и в начале кайнозоя северное побережье Гренландии покрывали лиственные леса. Потом они сменились хвойными. Потом тундрой. Окончательно ледяной покров утвердился на острове только 10 миллионов лет назад.

Четвёртая ледниковая эра, таким образом, только начинается. Морозы крепчают. Глядя на следы глетчеров, в недавнем (по меркам геологии) прошлом доходивших до широты Киева и Волгограда, можно подумать, что теперь ледник отступает. Но это не так. Он просто берёт разбег.

Регулярные «приливы» и «отливы» глетчерных полей продолжаются уже 25 миллионов лет — с тех пор, как кайнозойский период стал ледниковым. Изменения климата обусловлены циклами, открытыми в начале прошлого века сербским учёным Митулином Минковичем. Под воздействием гравитации Луны и планет наклон земной оси изменяется в различных направлениях с периодами в 26 тысяч и 41 тысячу лет. Кроме этого, с периодом в 93 тысячи лет колеблется эксцентриситет («сжатость») земной орбиты. Свою лепту вносит Солнце, активность которого тоже меняется периодически.

Тепловая инертность крупных водоёмов огромна. Ладожскому озеру требуется три месяца, чтобы замёрзнуть, и столько же, чтобы оттаять

Условия для наступления ледника складываются в результате неблагоприятного сочетания астрономических факторов каждые 100 тысяч лет. Если в летние месяцы Земля находится в апогее (на максимальном расстоянии от светила), наклон оси особенно велик, а солнечная активность минимальна, количество получаемой северным полушарием энергии оказывается на 5−10% меньше нормы. Ледники увеличиваются, отражающая способность поверхности планеты растёт, что ведёт к дальнейшему охлаждению, и глетчеры продвигаются ещё дальше на юг.

Оледенение — самоподдерживающийся процесс, который продолжается до тех пор, пока похолодание не уравновесится снижением влажности. Растущие ледяные панцири поглощают воду, моря мелеют, их площадь сокращается, а низкая среднегодовая температура дополнительно снижает испарение. Из-за этого в атмосфере Земли становится меньше белых, хорошо отражающих свет облаков. Воздух разогревается и раскалённые ветры пустынь останавливают продвижение ледника.

В теории оледенения в северном полушарии должны чередоваться с наступлением льдов в южном. Но на практике этого не происходит. Южнее экватора слишком мало суши, плавучие же ледяные поля легко разрушаются течениями.

Наряду с экстремально холодными Земля переживала и жаркие эпохи. Юрский и меловой геологические периоды иногда именуются «безледниковой эрой». Во времена господства динозавров на планете, возможно, совсем не было многолетнего льда. Даже высоко в горах. Высокая концентрация углекислого газа в атмосфере в те времена создавала настолько мощный парниковый эффект, что средняя температура вод мирового океана составляла не 3,7 градуса, как сейчас, а 20 градусов!

Зона умеренного климата (где снег зимой всё-таки выпадал) начиналась в безледниковую эру лишь на побережье Северного Ледовитого океана. И простиралась до полюса, вблизи которого всюду, где имелась суша, паслись стада динозавров. Южнее побережья, до широты Архангельска, пролегала полоса субтропиков, а дальше начинался «зелёный ад» — душная сельва с дикими первобытными крокодилами.

Но южнее сороковой параллели припекало и крокодилов. Часть планеты, сейчас наиболее благоприятная для животной и растительной жизни, тогда напоминала калифорнийскую Долину Смерти. Только температура воздуха там колебалась у отметки +50 градусов круглый год, вынуждая даже самых стойких ящериц и жуков до наступления темноты отсиживаться в подземных убежищах… Известие о наступлении ледника они, должно быть, восприняли бы с огромным облегчением.

Удивительное зрелище представляют собой кальгаспоры, или «кающиеся монахи», — порождённые неравномерным таянием, склонённые в сторону солнца ледяные шипы. На склоне Эвереста, на леднике Кхумбу, высота «монахов» достигает 30 метров

Сотворённые изо льда и снега персонажи, такие как японская юки-онна, Снежная королева, Снегурочка, в сказках не редкость. И удивительно, что никому из фантастов не пришло в голову рассматривать ледник как живое существо, подобное океану Солярису. Глетчер питается и растёт, проявляя даже некоторую волю к самосохранению. Ведь чем больше пространства ему удаётся покрыть, тем холоднее становится в регионе и тем больше условий для его дальнейшего распространения.

Питается ледник снегом. Исключения существуют — например, один глетчер может пополняться льдом из другого, расположенного выше по склону, — но снег предпочтительнее. Выпадая на уже обледеневшую поверхность, снег не тает даже при положительной температуре воздуха. А если и подтаивает, то вода, просачиваясь глубже, замерзает вновь. В результате белый покров спрессовывается, превращаясь в фирн — плотную, но ещё не твёрдую благодаря множеству пузырьков воздуха массу. Фирн накапливается, сжимается под собственным весом, выдавливает воздух и на глубине 100-150 метров превращается в пористый глетчерный лёд. И тогда ледник оживает — начинает двигаться. Стеклянная хрупкость льда — фикция. Даже при небольшом давлении лёд течёт.

Текут ледники от зоны питания к зоне таяния. Небольшой глетчер может представлять собой впадину — ледоём, откуда расползаются ледяные реки, — или коническую шапку на вершине горы, опять-таки распадающуюся на отдельные потоки, которые образуют озёра, заводи, стремнины и даже ледопады на обрывах. На плоской же поверхности глетчер превращается в приплюснутый купол, под собственным весом равномерно растекаясь во все стороны. И следует отметить, что, если ледник достаточно велик, то «плоской» для него станет любая поверхность. Он сминает и погребает под своей массой даже горные цепи.

Загадочные антарктические оазисы возникают, когда подлёдная скала вспарывает и разваливает в стороны ползущий глетчер

Лишь океан способен остановить ледник, подобный Гренландскому (3,4 километра толщины) или Антарктическому (4,7 километра), — а ведь они жалкое подобие ледников древних! Морская, солёная, неохотно замерзающая вода подтачивает сползающий на шельф лёд, норовит выдавить его вверх, отрывая от дна. В конце концов море разламывает ледник на айсберги и уносит их к экватору.

Скорость течения глетчера в норме составляет лишь десятки метров в год, но она сильно зависит от подлёдного рельефа. Иногда возникают островки неподвижного «мёртвого» льда — попавшего в ловушку или оторвавшегося от основной массы. Но на крутых склонах скорость течения ледника может достигать одного километра в год и более. Благодаря прыти ледовые реки, бегущие с молодых гор Новой Зеландии и Огненной Земли, достигают зоны вечнозелёных лесов, скатываются, подобно обычным ручьям, между древесными стволами и кое-где даже низвергаются в море.

Случаются и катастрофические подвижки — сёрджи, когда ледник ускоряется до 300 метров в сутки. Но необходимое для этого давление так велико, что глетчер быстро лопается, крошится и устремляется далее по склону уже в виде потока из обломков льда и камня.

Фьорды — русла, прорезанные в камне стекающим в море льдом

Растекаясь от зоны питания, лёд следует не порожняком. Он несёт с собой фрагменты скалы, тяжёлым напором отламывая их от коренной породы. Куски камня глетчер использует как инструмент для растачивания и углубления русла — именно по этой причине фьорды так глубоки. Естественно, в процессе работы осколки тупятся, обкатываются и превращаются в валуны. Крупный ледник не мелочится, перетаскивая глыбы с поперечником в десятки метров на многие сотни километров. Так, на территории Москвы найдены доставленные глетчером фрагменты карельских скал. Валуны можно обнаружить всюду, где проходил ледник, но большая часть груза сбрасывается на его границе — в зоне таяния. Там образуются морены — тянущиеся на тысячи километров цепи курганов из принесённого ледником материала.

На продолжении кайнозойской эры условия на Земле становились всё более суровыми. Три миллиона лет назад ледник, уже давно укрепившийся в Гренландии и на арктических островах, форсировал неглубокие моря и создал плацдармы на Аляске, на Лабрадоре, на севере Скандинавии, на полярном Урале и на плато Путорана. И оттуда ринулся на юг, слившись в единый массив площадью 35 миллионов квадратных километров и сделав большую часть Евразии и Северной Америки непригодными для жизни.

С тех пор на планете два полярных ледника. И северный в два с половиной раза больше южного. Но, в отличие от стабильного, раз и навсегда утвердившегося в очерченных океаном границах Антарктического панциря, Арктический ледник каждые сто тысяч лет ненадолго отступает на исходные позиции. Межледниковья, в одно из которых мы живём, продолжаются от 10 до 30 тысяч лет, — в зависимости от того, о каких широтах идёт речь. На побережье Гренландии, например, межледниковье заняло лишь несколько столетий.

Сталкиваясь и наползая друг на друга, поля плавучего пакового льда образуют баррикады-торосы, достигающие 20-метровой высоты

Человечество использовало последнюю оттепель с толком, успев создать цивилизацию. Тем не менее большая часть истории нашего вида, не говоря уже о древних предках, приходится на эпоху господства ледника. И представления о ней, бытующие в массовой культуре, очень далеки от действительности.

Ни мамонты, ни охотники на них, разумеется, не жили ни в арктических приледниковых пустынях, ни в тундре — такой, какую мы видим сейчас. Большинство привычных нам ландшафтов вообще исчезают в ледниковую эпоху, сменяясь другими. В частности, в моменты наступления ледника пропадает, скрываясь под глетчерами, зона вечной мерзлоты. А значит, нет места для тундры и лесотундры.

Иногда текущие с гор ледники несут на себе сераки — ледяные башни, высота которых может исчисляться десятками метров. Это очень неустойчивые, а потому опасные для альпинистов образования

Исчезают с наступлением ледника и зоны таёжных, смешанных и лиственных лесов. Ведь климат становится очень сухим. Зато сразу за узкой полосой каменистых арктических пустынь, уже в десятках километров от границы глетчерных полей, начинаются пышные тундростепи. Весной, после таяния снегов, равнины покрываются густым травяным ковром высотой в человеческий рост. А летом, когда температура воздуха достигает 40 градусов — ведь Солнце на границе умеренных широт и субтропиков и в ледниковые эпохи светит так же ярко, — трава высыхает на корню, чтобы осенью промёрзнуть и уйти под тонкий слой снега, превратившись в готовое сено.

Тундростепь обеспечивала пищей неисчислимые стада травоядных, в том числе и мамонтов. Но зимой она превращалась в очень неуютное место. Точно так же, как сейчас в Антарктиде, скатывающиеся с купола ледника тяжёлые массы холодного воздуха порождали непрерывный многомесячный буран, быстро остужающий раскалённую степь до −40 или −50 градусов.

Последние измельчавшие мамонты вымерли на острове Врангеля 3,5 тысячи лет назад — на пике межледниковья климат в Арктике был мягче. В прошлом веке снова стало чуть теплее, и на острове смогли прижиться овцебыки и олени карибу

Но отступать было некуда. Оставшиеся у экватора саванны и леса отделялись от тундростепей широкой полосой пустынь и полупустынь. Первобытные охотники укрывались в пещерах и перекрытых бивнями мамонта землянках и коротали дни, ругая суровый климат. Сами же мамонты просто поворачивались кормой к ветру и старались не обращать на него внимания. Мохнатые слоны пережили не меньше полутора десятков наступлений ледника, который загонял их к обмелевшему Чёрному морю. Межледниковья, во времена которых мамонтам приходилось радикально менять образ жизни, беспокоили их больше.

Останки мамонтов встречаются в вечной мерзлоте до самого побережья Ледовитого океана. Там они жили в периоды, когда климат становился тёплым и влажным, мерзлота исчезала до самого моря и современные тундры и редколесья сменялись заросшими густым кустарником арктическими лугами. Теснимые лесами, которые занимали место тундростепей, мамонты отступали на крайний север. Где и тонули в болотах, чтобы спустя сотни и тысячи лет, после похолодания климата, оказаться впаянными в мерзлоту.

«Зима близко!» — любимая присказка Старков из мира «Песни льда и пламени», отличающегося крайней нестабильностью политических и климатических условий. Так вот, зима действительно близко. У нашего, реального мира те же проблемы, что и у континента Вестерос.

Кайнозойское оледенение произошло по геологическим меркам совсем недавно, а катастрофические масштабы приняло и того позже — уже в эпоху наших предков. Вероятно, это будет последняя ледниковая эра в истории Земли, ведь светимость Солнца постепенно возрастает. Но до тех пор наше межледниковье кончится. В ближайшие 20-30 миллионов лет климат на планете будет становиться суровее.

Решающий вклад в парниковый эффект даёт не углекислый газ, а метан. Главные же его производители, противостоящие новому наступлению ледника, — коровы

Может показаться, что надвигающийся пик кайнозойского оледенения — опасность, грозящая в перспективе столь отдалённой, что ею со спокойной совестью можно пренебречь. Но множество накладывающихся астрономических циклов могут значительно повлиять на среднегодовую температуру. И в будущем небольшие колебания климата способны создать человечеству серьёзные проблемы.

Современный климатический оптимум кончился. Но и в прошлом веке в Европе уже не было так тепло, как в предыдущий оптимум X-XIII веков, когда в Шотландии и на Лабрадоре рос виноград, а почти безжизненное ныне побережье Гренландии зеленело сочными травами. И до конца кайнозоя, скорее всего, Гренландия «Зелёной страной» уже не станет. Зато холода XIV-XVII веков, «малого ледникового периода», в будущем покажутся сущей ерундой. Современный межледниковый период, начавшийся 12 тысяч лет назад, тоже подходит к концу.

Завершилась и оптимальная фаза великого четырёхсоттысячелетнего климатического цикла, который в свой разгар, в самую жару, четверть миллиона лет назад остановил Днепровское оледенение на широте Киева. А значит, второй раз этот номер уже не пройдёт и следующий девятый вал ледника соединится с горными глетчерами Кавказа и Альп.

Тающая Гренландия (Christine Zenino / Flickr)

* * *

Если верить теоретическим предсказаниям, похолодание должно вот-вот начаться. Пока, правда, между теорией и реальностью наблюдаются расхождения, — и будоражит умы именно наблюдаемое таяние льдов. Но это совершенно нормально. Если бы на Земле хоть что-то делалось разумно, как следует и в срок, то кто бы нас сюда пустил?

Если же говорить всерьёз, то сейчас человеческая деятельность, способствующая увеличению парникового эффекта и росту глобальной температуры, с успехом противостоит космическим силам, ответственным за наступления ледников. Но исход этой неравной борьбы предрешён. Зима близко. Ледниковый период не кончился. Он впереди.

Что почитать?

  • Грег Бир «Планета-бродяга»
  • Джеймс Блиш «Век лета»
  • Алексей Кудашев «Ледяной остров»
  • Говард Лавкрафт «Хребты Ужаса»
  • Джордж Мартин «Песнь льда и пламени»

Что посмотреть?

  • Ледниковый период (2002)
  • Послезавтра (2004)
  • Абсолютный ноль (2006)
  • Ледяная дрожь (2010)
  • 100 градусов ниже нуля (2013)
  • Сквозь снег (2013)

Когда были ледниковые периоды на Земле

Когда были ледниковые периоды на Земле

Существуют ли ледниковые периоды? Конечно, да. Доказательства этого неполны, но они вполне определены, и некоторые из этих свидетельств распространяются на большие площади. Доказательства существования пермской ледниковой эпохи присутствуют на нескольких континентах, и кроме того, на континентах обнаружены следы ледников, относящиеся к другим эпохам палеозойской эры вплоть до ее начала, ранне-кембрийского времени. Даже в гораздо более древних породах, образовавшихся до начала фанерозоя, мы находим следы, оставленные ледниками, и ледниковые отложения. Возраст некоторых из этих следов составляет более двух миллиардов лет, то есть, возможно, составляет половину возраста Земли как планеты.

Ледниковая эпоха оледенений (гляциалов) — отрезок времени геологической истории Земли, характеризующийся сильным похолоданием климата и развитием обширных материковых льдов не только в полярных, но и в умеренных широтах.

Особенности:



· Для неё характерны длительное, непрерывное и сильное похолодание климата, разрастание покровных ледников в полярных и умеренных широтах.

· Ледниковые эпохи сопровождаются понижением уровня Мирового океана на 100 м и более, за счет того, что вода накапливается в виде ледниковых покровов на суше.

· Во время ледниковых эпох расширяются области, занятые многолетнемерзлыми породами, сдвигаются в сторону экватора почвенные и растительные зоны.

Установлено, что за последние 800 тыс. лет было восемь ледниковых эпох, каждая из которых продолжалась от 70 до 90 тыс. лет.

Ледниковые периоды на Земле

Периоды похолодания климата, сопровождающиеся формированием континентальных ледниковых покровов, являются повторяющимися событиями в истории Земли. Интервалы холодного климата, в течение которых образуются обширные материковые ледниковые покровы и отложения длительностью в сотни миллионов лет, именуются ледниковыми эрами; в ледниковых эрах выделяются ледниковые периоды длительностью в десятки миллионов лет, которые, в свою очередь, состоят из ледниковых эпох — оледенений (гляциалов), чередующихся с межледниковьями (интергляциалами).

Геологические исследования доказали, что на Земле существовал периодический процесс изменения климата, охватывавший время от позднего протерозоя до настоящего времени.

Это относительно длительные ледниковые эры, длившиеся на протяжении почти половинной истории Земли. В истории Земли выделяются следующие ледниковые эры:

Раннепротерозойская — 2,5—2 млрд. лет назад

Позднепротерозойская — 900—630 млн. лет назад

Палеозойская — 460—230 млн. лет назад

Кайнозойская — 30 млн. лет назад — настоящее время

Рассмотрим более подробнее каждую из них.

Протерозойская ледниковая эра

Протерозой — от греч. слова протерос — первичный, зоэ — жизнь. Протерозойская эра — геологический период в истории Земли, включающий историю образования горных пород различного происхождения от 2,6 до 1,6 млрд. лет. Период в истории Земли, который характеризовался развитием простейших форм жизни одноклеточных живых организмов от прокариотов к эукариотам, которые позже в результате так называемого эдиакарского «взрыва» эволюционировали в многоклеточные организмы. 

Раннепротерозойская ледниковая эра

Это самое древнее, зафиксированное в геологической истории, оледенение проявилось в конце протерозоя на границе с вендом и согласно гипотезе Snowball Earth ледник покрывал большую часть континентов на экваториальных широтах. На самом деле это было не одно, а череда оледенений и межледниковых периодов. Поскольку считается, что распространению оледенения ничто не может препятствовать из-за роста альбедо (отражение солнечного излучения от белой поверхности ледников), то, как полагают, причиной последующего потепления может служить, например, увеличение в атмосфере количества парниковых газов за счет, повышения вулканической активности, сопровождающейся, как известно выбросами огромного количества газов.

Позднепротерозойская ледниковая эра

Выделена под названием лапландского оледенения на уровне вендских ледниковых отложений 670—630 млн. лет назад. Эти отложения обнаружены в Европе, Азии, Западной Африке, Гренландии и Австралии. Палеоклиматическая реконструкция ледниковых образований этого времени предполагает, что Европейский и Африканский ледовые континенты того времени представляли собой единый ледниковый щит.

Палеозойская ледниковая эра

Палеозой — от слова палеос — древний, зоэ — жизнь. Палеозойская эра. Геологическое время в истории Земли охватывающее 320-325 млн. лет. С возрастом ледниковых отложений 460 — 230 млн. лет включает позднеордовикский — раннесилурийский (460—420 млн. лет), позднедевонский (370—355 млн. лет) и каменноугольно-пермский ледниковый периоды (275 — 230млн. лет). Межледниковье этих периодов характеризуется теплым климатом, который способствовал бурному развитию растительности. В местах их распространения позже сформировались крупные и уникальные угольные бассейны и горизонты нефтяных и газовых месторождений.

Позднеордовикский — раннесилурийский ледниковый период

Ледниковые отложения этого времени, называемого сахарскими (по названию современной Сахары). Были распространены на территории современной Африки, Южной Америки, восточной части Северной Америки и Западной Европы. Этот период характеризуется образованием ледникового щита на большей части северной, северо-западной и западной Африки, включая Аравийский полуостров. Палеоклиматические реконструкции предполагают, что толщина сахарского ледового щита достигала не менее 3 км и по площади сродни современному леднику Антарктиды.

Позднедевонский ледниковый период

Ледниковые отложения этого периода обнаружены на территории современной Бразилии. Ледниковая область простиралась от современного устья р. Амазонки к восточному побережью Бразилии, захватывая район Нигера в Африке. В Африке в Северном Нигере залегают тиллиты (ледниковые отложения), которые сопоставимы с бразильскими. В целом ледниковые области протягивались от границы Перу с Бразилией к северному Нигеру, диаметр района более 5000 км. Южный полюс в позднем девоне, по реконструкции П. Мореля и Э. Ирвинга, находился в центре Гондваны в Центральной Африке. Ледниковые бассейны расположены на приокеанической окраине палеоконтинента в основном в высоких широтах (не севернее 65-й параллели). Судя по тогдашнему высокоширотному континентальному положению Африки, можно предположить возможное повсеместное развитие мерзлых пород на этом континенте и, кроме того, на северо-западе Южной Америки.

Каменноугольно-пермский ледниковый период

Свое распространение получил на территории современной Европы, Азии. В течение карбона происходило постепенное похолодание климата, достигшее кульминации около 300 млн. лет назад. Этому способствовало сосредоточение большей части континентов в южном полушарии и образование суперконтинента Гондвана, формирование крупных горных цепей и изменение океанических течений. В карбоне — перми на большей части Гондваны существовали ледниковые и перигляциальные условия.

Центр континентального ледникового покрова Центральной Африки располагался около Замбези, откуда лед тек радиально в несколько африканских бассейнов и распространялся на Мадагаскар, Южную Африку и частично в Южную Америку. При радиусе ледникового покрова примерно 1750 км, по расчетам, толщина льда могла быть до 4 — 4,5 км. В южном полушарии в конце карбона-ранней перми произошло общее воздымание Гондваны и покровное оледенение распространилось на большую часть этого суперконтинента. Каменно — угольно-пермский ледниковый период длился по крайней мере 100 млн. лет, однако не было единой большой ледниковой шапки. Пик ледникового периода, когда ледниковые покровы распространялись далеко к северу (до 30° — 35°ю.ш.), длился около 40 млн. лет (между 310 — 270 млн. лет назад). По расчетам, области оледенения Гондваны занимали площадь не менее 35 млн. км2 (возможно, и 50 млн. км2), что в 2 — 3 раза превышает площадь современной Антарктиды. Ледниковые покровы достигали 30° — 35°ю.ш. Основным центром оледенения являлся район Охотского моря, который, по-видимому, находился около Северного полюса.

Кайнозойская ледниковая эра

Кайнозойская ледниковая эра (30 млн. лет назад — настоящее время) — недавно начавшаяся ледниковая эра.

Настоящее время — голоцен, начавшийся ? 10000 лет назад, характеризуется как относительно тёплый промежуток после плейстоценового ледникового периода, часто квалифицируемый как межледниковье. Ледниковые щиты существуют в высоких широтах северного (Гренландия) и южного (Антарктида) полушарий; при этом в северном полушарии покровное оледенение Гренландии простирается на юг до 60° северной широты (т. е., до широты Санкт-Петербурга), фрагментов морского ледового покрова — до 46—43° северной широты (т. е. до широты Крыма), а вечной мерзлоты до 52—47° северной широты. В южном полушарии континентальная часть Антарктиды покрыта ледниковым щитом мощностью 2500—2800 м (до 4800 м в некоторых районах Восточной Антарктиды), при этом шельфовые ледники составляют ?10 % от площади континента, возвышающейся над уровнем моря. В кайнозойской ледниковой эре наиболее сильным является плейстоценовый ледниковый период: понижение температуры привело к оледенению Северного Ледовитого океана и северных областей Атлантики и Тихого океана, при этом граница оледенения проходила на 1500—1700 км южнее современной.

Геологи подразделяют кайнозой на два периода: третичный (65 — 2 млн. лет назад) и четвертичный (2 млн. лет назад — наше время), которые в свою очередь разбиваются на эпохи. Из них первый гораздо продолжительней второго, зато второй — четвертичный — имеет ряд уникальных черт; это время ледниковых периодов и окончательного формирования современного лика Земли.

34 млн. лет назад — зарождение Антарктического ледникового покрова

25 млн. лет назад — его сокращение

13 млн. лет назад — его повторное разрастание

около 3 млн. лет назад — начало плейстоценового ледникового периода, многократное появление и исчезновение ледниковых покровов в северных областях Земли

Третичный период

Третичный период состоит из эпох:

· Палеоцен

· Эоцен

· Олигоцен

· Миоцен

· Плиоцен

Палеоценовая эпоха (от 65 до 55 млн. лет назад)

География и климат: Палеоцен ознаменовал собой начало кайнозойской эры. В то время материки все еще находились в движении, поскольку «великий южный материк» Гондвана продолжал раскалываться на части. Южная Америка оказалась теперь полностью отрезанной от остального мира и превратилась в своего рода плавучий «ковчег» с уникальной фауной ранних млекопитающих. Африка, Индия и Австралия еще дальше отодвинулись друг от друга. На протяжении всего палеоцена Австралия располагалась вблизи Антарктиды. Уровень моря понизился, и во многих районах земного шара возникли новые участки суш.

Животный мир: На суше начинался век млекопитающих. Появились грызуны и насекомоядные. Были среди них и крупные животные, как хищные, так и травоядные. В морях на смену морским рептилиям пришли новые виды хищных костных рыб и акул. Возникли новые разновидности двустворчатых моллюсков и фораминифер.

Растительный мир: Продолжали распространяться все новые виды цветковых растений и опылявших их насекомых.

Эоценовая ледниковая эпоха (от 55 до 38 млн. лет назад)

География и климат: В эоцене основные массивы суши начали понемногу принимать положение, близкое к тому, которое они занимают в наши дни. Значительная часть суши была по-прежнему разделена на своего рода гигантские острова, поскольку огромные материки продолжали удаляться друг от друга. Южная Америка утратила связь с Антарктидой, а Индия переместилась ближе к Азии. В начале эоцена Антарктида и Австралия все еще располагались рядом, но в дальнейшем начали расходиться. Северная Америка и Европа также разделились, при этом возникли новые горные цепи. Море затопило часть суши. Климат повсеместно был теплым либо умеренным. Большую часть покрывала буйная тропическая растительность, а обширные районы поросли густыми заболоченными лесами.

Животный мир: На суше появились летучие мыши, лемуры, долгопята; предки нынешних слонов, лошадей, коров, свиней, тапиров, носорогов и оленей; прочие крупные травоядные. Другие млекопитающие, типа китов и сирен, вернулись в водную среду. Увеличилось число видов пресноводных костных рыб. Эволюционировали и другие группы животных, в том числе муравьи и пчелы, скворцы и пингвины, гигантские нелетающие птицы, кроты, верблюды, кролики и полевки, кошки, собаки и медведи.

Растительный мир: Во многих частях света произрастали леса с пышной растительностью, в умеренных широтах росли пальмы.

Олигоценовая эпоха (от 38 до 25 млн. лет назад)

География и климат: В олигоценовую эпоху Индия пересекла экватор, а Австралия наконец-то отделилась от Антарктиды. Климат на Земле стал прохладнее, над Южным полюсом сформировался громадный ледниковый покров. Для образования столь большого количества льда потребовалось не менее значительные объемы морской воды. Это привело к понижению уровня моря по всей планете и расширению территории, занятой сушей. Повсеместное похолодание вызвало исчезновение буйных тропических лесов эоцена во многих районах земного шара. Их место заняли леса, предпочитавшие более умеренный (прохладный) климат, а также необъятные степи, раскинувшиеся на всех материках.

Животный мир: С распространением степей начался бурный расцвет травоядных млекопитающих. Среди них возникли новые виды кроликов, зайцев, гигантских ленивцев, носорогов и прочих копытных. Появились первые жвачные.

Растительный мир: Тропические леса уменьшились в размерах и начали уступать место лесам умеренного пояса, появились и обширные степи. Быстро распространялись новые травы, развивались новые виды травоядных животных.

Миоценовая эпоха (от 25 до 5 млн. лет назад)

География и климат: На протяжении миоцена материки все еще находились «на марше», и при их столкновениях произошел ряд грандиозных катаклизмов. Африка «врезалась» в Европу и Азию, в результате чего возникли Альпы. При столкновении Индии и Азии вверх взметнулись Гималайские горы. В это же время сформировались Скалистые горы и Анды, поскольку и другие гигантские плиты продолжали смещаться и наползать друг на друга.

Однако Австрия и Южная Америка по-прежнему оставались изолированными от остального мира, и на каждом из этих материков продолжала развиваться собственная уникальная фауна и флора. Ледниковый покров в южном полушарии распространился на всю Антарктиду, что привело к дальнейшему охлаждению климата.

Животный мир: Млекопитающие мигрировали с материка на материк по новообразовавшимися сухопутным мостам, что резко ускорило эволюционные процессы. Слоны из Африки перебрались в Евразию, а кошки, жирафы, свиньи и буйволы двигались в обратном направлении. Появились саблезубые кошки и обезьяны, в том числе человекообразные. В отрезанной от внешнего мира Австралии продолжали развиваться однопроходные и сумчатые.

Растительный мир: Внутриматериковые области становились все холоднее и засушливее, и в них все больше распространялись степи.

Плиоценовая эпоха (от 5 до 2 млн. лет назад)

География и климат: Космический путешественник, взглянув сверху на Землю в начале плиоцена, обнаружил бы материки почти на тех же местах, что и в наши дни. Взору галактического визитера открылись бы гигантские ледяные шапки в северном полушарии и громадный ледниковый покров Антарктиды. Из-за всей этой массы льда климат Земли стал еще прохладней, и на поверхности материков и океанов нашей планеты значительно похолодало. Большинство лесов, сохранившихся в миоцене, исчезло, уступив место необъятным степям, раскинувшимся по всему свету.

Животный мир: Травоядные копытные млекопитающие продолжали бурно размножаться и эволюционировать. Ближе к концу периода сухопутный мост связал Южную и Северную Америку, что привело к грандиозному «обмену» животными между двумя материками. Полагают, что обострившаяся межвидовая конкуренция вызвала вымирание многих древних животных. В Австралию проникли крысы, а в Африке появились первые человекоподобные существа.

Растительный мир: По мере охлаждения климата на смену лесам пришли степи.

Четвертичный ледниковый период

Состоит из эпох:

· Плейстоцен

· Голоцен

Плейстоценовая эпоха (от 2 до 0,01 млн. лет назад)

География и климат: В начале плейстоцена большинство материков занимало то же положение, что и в наши дни, причем некоторым из них для этого потребовалось пересечь половину земного шара. Узкий сухопутный «мост» связывал между собой Северную и Южную Америку. Австралия располагалась на противоположной от Британии стороне Земли. На северное полушарие наползали гигантские ледниковые покровы. Это была эпоха великого оледенения с чередованием периодов похолодания и потепления и колебаниями уровня моря. Эта ледниковая эпоха длится и по сей день.

Животный мир: Некоторые животные сумели адаптироваться к усилившимся холодам, обзаведясь густой шерстью: к примеру, шерстистые мамонты и носороги. Из хищников наиболее распространены саблезубые кошки и пещерные львы. Это был век гигантских сумчатых в Австралии и громадных нелетающих птиц, типа моа или эпиорнисов, обитавших во многих районах южного полушария. Появились первые люди, и многие крупные млекопитающие начали исчезать с лица Земли.

Растительный мир: С полюсов постепенно наползали льды, и хвойные леса уступали место тундре. Дальше от края ледников уже лиственные леса сменялись хвойными. В более теплых областях земного шара раскинулись обширные степи.

Голоценовая эпоха (от 0,01 млн. лет до наших дней)

География и климат: Голоцен начался 10000 лет назад. В течение всего голоцена материки занимали практически те же места, что и в наши дни, климат также был похож на современный, каждые несколько тысячелетий становясь то теплее, то холоднее. Сегодня мы переживаем один из периодов потепления. По мере уменьшения ледниковых покровов уровень моря медленно поднимался. Начало время человеческой расы.

Животный мир: В начале периода многие виды животных вымерли, в основном из-за общего потепления климата, но, возможно, сказалось и усиленная охота человека на них. Позднее они могли пасть жертвой конкуренции со стороны новых видов животных, завезенных людьми из других мест. Человеческая цивилизация стала более развитой и распространилась по всему свету.

Растительный мир: С возникновением земледелия крестьяне уничтожали все больше дикорастущих растений, дабы очистить площади под посевы и пастбища. Кроме того, растения, завезенные людьми в новые для них местности, иногда вытесняли коренную растительность.

Последняя ледниковая эпоха

Последняя ледниковая эпоха (последнее оледенение) — последняя из ледниковых эпох в рамках плейстоценового или четвертичного ледникового периода. Она началась около 110 тыс. лет назад и окончилась около 9700—9600 г. до н. э. Для Сибири ее принято именовать ”зырянской”, в Альпах — ”вюрмской”, в Северной Америке — “висконсинской”. Во время этой эпохи неоднократно происходило разрастание и сокращение ледниковых покровов. Последний ледниковый максимум, когда общий объем льда в ледниках был наибольшим, относится ко времени около 26—20 тысяч лет назад отдельных ледниковых покровов.

В это время полярные ледники северного полушария выросли до огромных размеров, соединившись в огромный ледовый щит. Длинные языки льда отходили от него к югу по руслам крупных рек. Все высокие горы также были скованы ледовыми панцирями. Похолодание и образование ледников повлекли за собой другие глобальные изменения в природе. Реки, текущие в северные моря оказались запруженными ледяными стенами, они разлились в гигантские озера и повернули вспять пытаясь найти сток на юге. Сдвинулись к югу теплолюбивые растения, уступая место более холодовыносливым соседям. В это время окончательно сформировался мамонтовый фаунистический комплекс, состоящий в основном из крупных, хорошо защищенных от холода животных.

Климат

Однако на протяжении последнего оледенения климат на планете не был постоянным. Периодически наступали потепления климата, ледник таял по краю, отступал на север, сокращались площади высокогорных льдов, смещались на юг климатические зоны. Таких незначительных изменений в климате было несколько. Ученые считают, что в Евразии наиболее холодный и суровый период был около 20 тысяч лет назад.

Флора и фауна

Похолодание на планете и образование гигантских ледниковых систем на севере вызвало глобальные изменения в растительном и животном мире Северного полушария. Границы всех природных зон начали сдвигаться к югу. На территории Сибири располагались следующие природные зоны.

Вдоль ледников на десятки километров шириной протянулась зона холодных тундр и тундростепей. Она была расположена примерно в тех районах, где сейчас лес и тайга.

На юге тундростепь постепенно переходила в лесостепи и леса. Лесные участки были очень небольшими, и были далеко не везде. Чаще всего леса располагались на южных берегах приледниковых озер и в речных долинах и на отрогах гор.

Еще южнее располагались сухие степи, на западе Сибири постепенно переходящие в горные системы Саяно-Алтая, на востоке граничащие с полупустынями Монголии. В некоторых районах тундростепи и степи не разделялись полосой леса, а постепенно сменяли друг друга.

В новых климатических условиях ледниковья изменился и животный мир. На протяжении последних этапов четвертичного периода в Северном полушарии происходило формирование новых видов фауны. Особенно выразительным проявлением этих изменений стало появление так называемого мамонтового фаунистического комплекса, который состоял из холодовыносливых видов животных.

Реки и озёра

Гигантские ледниковые поля образовали естественную плотину и закрывали сток рек, текущих в Северные моря. Современные сибирские реки: Обь, Иртыш, Енисей, Лена, Колыма и множество других разливались вдоль ледников, образуя гигантские озера, которые объединялись в приледниковые системы стока талых вод.

Сибирь в ледниковую эпоху. Для ясности обозначены современные реки и города. Большая часть этой системы соединялась речками и воды вытекали из нее на юго-запад через систему Новоэвксинского бассейна, бывшего некогда на месте Черного моря. Далее через Босфор и Дарданеллы вода попадала в Средиземное море. Общая площадь этого водосборного бассейна составляла 22 млн. кв. км. Она обслуживала территорию от Монголии до Средиземноморья.

В Северной Америке тоже существовала такая ситема приледниковых озер. Вдоль Лаврентьевского ледникового щита тянулись исчезнувшие ныне гигантское озеро Агассиса, озера Мак-Коннелл и Альгонкские.

Западносибирское озеро

Некоторые ученые считают, что одним из крупнейших приледниковых озер в Евразии было Мансийское, или как его еще называют Западносибирское озеро. Оно занимало практически всю территорию Западносибирской равнины до предгорий Кузнецкого Алатау и Алтая. Те места, где сейчас расположены крупнейшие города Тюмень, Томск и Новосибирск, в последнюю ледниковую эпоху покрывала вода. Когда ледник стал таять — 16-14 тыс. лет назад воды Мансийского озера стали постепенно стекать в Северный Ледовитый океан, а на месте его образовались современные речные системы, а в низменной часть Таежного Приобья образовалось крупнейшая в Евразии система Васюганских Болот.

Мировой океан

Ледниковые покровы планеты образуются за счет вод мирового океана. Соответственно, чем обширнее и выше ледники, тем меньше воды остается в океане. Ледники вбирают в себя воду, уровень океана понижается, обнажая крупные участки суши. Так, 50 000 лет назад из-за роста ледников уровень океана понизился на 50 м, а 20 000 лет назад — на 110-130 м. В этот период многие современные острова составляли с материком единое целое. Так, неотделимы от материковой части были Британские, Японские, Новосибирские острова. На месте Берингова пролива существовала широкая полоса суши, названная Берингией.

Великий ледник

Во время последнего оледенения в приполярной части Северного полушария планеты занимал огромный Арктический ледниковый покров. Он образовался в результате слияния Североамериканского и Евразийского ледяных покровов в единую систему.

Арктический ледниковый покров состоял из гигантских ледяных щитов, имеющих форму плосковыпуклых куполов, которые образовывали в некоторых местах толщи льда высотой 2—3 километра. Общая площадь ледяного покрова — более 40 млн. кв. км.

Крупнейшие элементы Арктического Ледникового покрова:

1. Лаврентьевский щит с центром над юго-западной частью Гудзонова залива;

2. Карский щит с центром над Карским морем распространялся на весь север Русской равнины, Западной и Средней Сибири;

3. Гренландский щит;

4. Восточносибирский щит, закрывающий Сибирские моря, побережье Восточной Сибири и часть Чукотки;

5. Исландский щит

Даже в суровый ледниковый период климат постоянно изменялся. Ледники то постепенно наступали на юг, вновь отступали. Максимальной мощности ледниковый покров достиг около 20 000 лет назад.

Четвертичные оледенения на европейской части России

Четвертичное оледенение — оледенение в четвертичном периоде, вызванное понижением температуры, начавшимся еще в конце неогенового периода. В горах Европы, Азии, Америки начали увеличиваться ледники, стекавшие на равнины, на Скандинавском полуострове образовалась постепенно расширявшаяся ледяная шапка, наступавшие льды оттесняли обитавших там животных и растения к югу.

Толщина ледяного покрова достигала 2 — 3 километров. Около 30% территории современной России на севере было занято покровным оледенением, которое то несколько сокращалось, то снова продвигалось на юг. Межледниковые периоды с теплым, мягким климатом сменялись похолоданиями, когда ледники снова наступали.

На территории современной России было 4 оледенения — окское, днепровское, московское и валдайское. Наиболее крупным из них было днепровское, когда гигантский ледниковый язык спускался по Днепру до широты Днепропетровска, а по Дону — до устья Медведицы. 

Московское оледенение

Московское оледенение — ледниковая эпоха, относящаяся к антропогеновому (четвертичному) периоду (средний плейстоцен, около 125—170 тысяч лет назад), последнее из крупных оледенений Русской (Восточно-Европейской) равнины.

Ему предшествовало одинцовское время (170—125 тысяч лет назад) — относительно тёплый период, отделяющий московское оледенение от максимального, днепровского оледенения (230—100 тысяч лет назад), также в среднем плейстоцене.

Как самостоятельную ледниковую эпоху московское оледенение выделили сравнительно недавно. Некоторые исследователи по-прежнему трактуют московское оледенение как одну из стадий днепровского оледенения, либо что это была одна из стадий более крупного и продолжительного предшествующего оледенения. Однако граница ледника, развивающегося в московскую эпоху, проводится с большей обоснованностью. 

Московское, оледенение захватило лишь только северную часть Московской области. Граница ледника проходила по реке Клязьме. Именно во время таяния Московского ледника практически полностью были размыты моренные толщи днепровского оледенения. Обводнение приледниковой зоны, в которую непосредственно входила территория Шатурского района, в период таяния Московского ледника было так велико, что низины заполнились крупными озерами или превратились в мощные долины стока талых ледниковых вод. В них оседали взвеси, образуя зандровые равнины с песчаными и супесчаными отложениями, наиболее распространенными в пределах района в настоящее время.

Причины ледниковых эпох

Причины ледниковых эпох нераздельно связаны с более широкими проблемами глобальных климатических изменений, имевших место на протяжении истории Земли. Время от времени происходили значительные смены геологических и биологических обстановок. Следует иметь в виду, что начало всех великих оледенений определяется двумя важными факторами.

Во-первых, на протяжении тысячелетий в годовом ходе осадков должны доминировать обильные продолжительные снегопады.

Во-вторых, в районах с таким режимом осадков температуры должны быть настолько низкими, чтобы летнее снеготаяние сводилось к минимуму, а фирновые поля увеличивались из года в год до тех пор, пока не станут формироваться ледники. Обильная аккумуляция снега должна превалировать в балансе ледников на протяжении всей эпохи оледенения, так как если абляция превысит аккумуляцию, оледенение пойдет на убыль. Очевидно, для каждой ледниковой эпохи необходимо выяснить причины ее начала и окончания. 

Гипотезы

1. Гипотеза миграции полюсов. Многие ученые полагали, что ось вращения Земли время от времени меняет свое положение, что приводит к соответствующему смещению климатических зон.

2. Гипотеза диоксида углерода. Содержащийся в атмосфере диоксид углерода CO2 действует подобно теплому одеялу, удерживающему излучаемое Землей тепло близ ее поверхности, и любое существенное сокращение содержания СО2 в воздухе приведет к понижению температуры на Земле. В результате температура суши понизится, и начнется ледниковая эпоха.

3. Гипотеза диастрофизма (движений земной коры). В истории Земли неоднократно происходили значительные поднятия суши. В целом температура воздуха над сушей уменьшается примерно на 1,8. C подъемом на каждые 90 м. В действительности горы поднялись на многие сотни метров, что оказалось достаточным для формирования там долинных ледников. Кроме того, рост гор изменяет циркуляцию влагонесущих воздушных масс. Поднятие участков дна океанов в свою очередь может изменить циркуляцию океанических вод и также вызвать климатические изменения. Неизвестно, могли бы только тектонические движения оказаться причиной оледенения, во всяком случае, они могли весьма содействовать его развитию.

4. Гипотеза вулканической пыли. Вулканические извержения сопровождаются выбросом в атмосферу огромного количества пыли. Очевидно, что вулканическая активность, широко распространенная на Земле на протяжении тысячелетий, могла бы значительно понизить температуры воздуха и послужить причиной начала оледенения.

5. Гипотеза дрейфа материков. Согласно этой гипотезе, все современные материки и самые крупные острова некогда входили в состав единого материка Пангея, омывавшегося Мировым океаном. Сплочение материков в такой единый массив суши могло бы объяснить развитие позднепалеозойского оледенения Южной Америки, Африки, Индии и Австралии. Территории, охваченные этим оледенением, вероятно, находились гораздо севернее или южнее их современного положения. Материки начали разделяться в меловое время, а современного положения достигли примерно 10 тыс. лет назад.

6. Гипотеза Юинга — Донна. Одна из попыток объяснить причины возникновения плейстоценовой ледниковой эпохи принадлежит М. Юингу и У.Донну — геофизикам, внесшим значительный вклад в изучение рельефа дна океанов. Они полагают, что в доплейстоценовое время Тихий океан занимал северные полярные регионы и поэтому там было гораздо теплее, чем теперь. Арктические области суши тогда располагались в северной части Тихого океана. Затем в результате дрейфа материков Северная Америка, Сибирь и Северный Ледовитый океан заняли свое современное положение. Благодаря Гольфстриму, заходившему из Атлантики, воды Северного Ледовитого океана в то время были теплыми и интенсивно испарялись, что способствовало обильным снегопадам в Северной Америке, Европе и Сибири. Таким образом в этих районах началось плейстоценовое оледенение. Оно прекратилось из-за того, что в результате разрастания ледников уровень Мирового океана понизился примерно на 90 м, и Гольфстрим в конце концов не смог преодолевать высокие подводные хребты, разделяющие бассейны Северного Ледовитого и Атлантического океанов. Лишенный притока теплых атлантических вод, Северный Ледовитый океан замерз, и иссяк источник влаги, питающий ледники.

7. Гипотеза циркуляции океанических вод. В океанах существует множество течений, как теплых, так и холодных, которые оказывают существенное влияние на климат материков. Гольфстрим — одно из замечательных теплых течений, которое омывает северное побережье Южной Америки, проходит через Карибское море и Мексиканский залив и пересекает Северную Атлантику, оказывая отепляющий эффект на Западную Европу. Теплые течения имеются также в южной части Тихого океана и Индийском океане. Наиболее мощные холодные течения направляются из Северного Ледовитого океана в Тихий через Берингов пролив и в Атлантический океан — через проливы вдоль восточного и западного берегов Гренландии. Одно из них — Лабрадорское течение — охлаждает побережье Новой Англии и приносит туда туманы. Холодные воды поступают также в южные океаны из Антарктики в виде особо мощных течений, двигающихся к северу почти до экватора вдоль западных берегов Чили и Перу. Сильное подповерхностное противотечение Гольфстрима уносит свои холодные воды на юг в Северную Атлантику. 

8. Гипотеза изменений солнечной радиации. В результате продолжительного изучения солнечных пятен, представляющих собой сильные выбросы плазмы в атмосфере Солнца, обнаружено, что существуют весьма значительные годовые и более продолжительные циклы изменения солнечной радиации. Пики солнечной активности наблюдаются примерно каждые 11, 33 и 99 лет, когда Солнце излучает больше тепла, что приводит к более мощной циркуляции земной атмосферы, сопровождающейся большей облачностью и более обильными осадками. Из-за высокой облачности, блокирующей солнечные лучи, поверхность суши получает тепла меньше, чем обычно.

Назад в раздел

Последнее великое оледенение территории СССР (Ледниковые периоды и эпохи)

Последнее великое оледенение территории СССР

Автор: М. Гросвальд
Источник: альманах «Науки о Земле», 10/1989.
Публикуется в незначительном сокращении.
Полный вариант в формате PDF (5Mb)

Ледниковые периоды и эпохи

Длительные, продолжительностью в десятки миллионов лет, холодные этапы истории Земли стали называть ледниковыми периодами. Текущий ледниковый период, который обычно называют плейстоценовым, или четвертичным, но правильнее именовать позднекайнозойским, начался в Южном полушарии более 30 миллионов лет назад и был в полном разгаре в позднем миоцене и особенно плиоцене. В Северном полушарии крупные ледниковые покровы появились лишь около 2,5 миллиона лет назад. Ясно также, что ни здесь, ни в Южном полушарии это оледенение еще не окончился так что оно – незавершенный эпизод в сложной последовательности ледниковых событий на Земле.

Судя по геологическому возрасту древних и древнейших ледниковых отложений – морен и их окаменелых аналогов – тиллитов, ледниковые периоды и целые группы периодов – ледниковые эры – имели место также в раннем протерозое, позднем рифее (венде), позднем ордовике – раннем силуре, в позднем девоне, карбоне и перми. Иными словами, ледниковые периоды неоднократно повторялись на протяжении почти всей известной геологической истории, охватывающей более 2 миллиардов лет. Так что текущее, позднекайнозойское, оледенение – это лишь эпизод в ряду грандиозных климатических событий истории планеты, отмеченных разрастаниями природных льдов. Но именно с этим оледенением связано и становление человека, и современные условия его существования.

На протяжении всех ледниковых периодов климат и ледники не были неизменными. Наоборот, они испытывали чрезвычайно резкие и глубокие колебания, имевшие ритмичный характер. Каждый период состоял из длинной череды интервалов похолоданий и потеплений, разрастаний и убывания оледенения. Первые из таких интервалов получили название ледниковых эпох, вторые – межледниковий, а их «пары» – ледниково-межледниковых циклов.

Судя по морским геологическим данным, только на последние 900 тысяч лет пришлось 9 глобальных похолоданий и оледенений и такое же число межледниковий, так что длительность одного ледниково-межледникового цикла составила в среднем 100 тысяч лет. Причем в каждом таком цикле львиная доля времени падала на его холодную, или ледниковую, часть, а сравнительно теплые межледниковья занимали лишь около 10 процентов этого времени.

Я подчеркиваю: сравнительно теплые, потому что все межледниковья, подобно современной эпохе, или голоцену, – это части ледникового периода, и на их протяжении сохранялись условия для существования и ледников в горах, и ледниковых покровов в высоких широтах. Климат межледниковий, будучи существенно более теплым, чем климат ледниковых эпох, все-таки оставался на несколько градусов прохладнее действительно безледных и устойчиво теплых интервалов времени, подобных мезозойской эре. На долю таких теплых интервалов пришлось более 80 процентов от упомянутого периода в 2 миллиарда лет истории Земли.

Итак, мы живем в позднекайнозойский ледниковый период, в его современное межледниковье, начавшееся около 10 тысяч лет назад. А ему предшествовало последнее оледенение, или позднеплейстоценовая ледниковая эпоха, начавшаяся, как сейчас считают, 115 тысяч лет назад. В разных регионах эту эпоху именуют по-разному: в Альпах – вюрмской, на севере Западной Европы – вислинской, в европейской части СССР – валдайской, в Сибири – зырянской, в Северной Америке – висконсинской. Но как бы она ни называлась, мы знаем: за всеми этими терминами стоит одно и то же глобальное похолодание, начавшееся свыше 100 000 лет назад, достигавшее максимума 18–20 тысяч лет назад и окончившееся около 10 тысяч лет назад. Его следы сохранились много лучше более древних. Поэтому мы и сосредоточим свое внимание на них – они помогут нам составить наиболее ясное и достоверное представление о географии древних ледников и пресноводных бассейнов, о других изменениях природы Земли в ледниковые эпохи вообще.



www.ladoga-lake.ru (2003-2021)

Почему ледниковый период на Земле случается каждые 100 тысяч лет? / Хабр

За последний миллион лет ледниковый период на Земле наступал примерно каждые 100000 лет. Этот цикл существует на самом деле, и разные группы ученых в разное время пытались найти причину его существования. Правда, превалирующей точки зрения по этому вопросу пока нет.

Более миллиона лет назад цикл был другим. Ледниковый период сменялся потеплением климата примерно раз в 40 тыс. лет. Но затем периодичность наступления ледников сменилась с 40 тыс. лет до 100 тыс. Почему так случилось?

Эксперты из Кардиффского университета предложили собственное объяснение этому изменению. Результаты работы ученых были опубликованы в авторитетном издании Geology. По мнению специалистов, основная причина смены периодичности наступления ледниковых периодов — это океаны, вернее, их способность поглощать углекислый газ из атмосферы.

Изучая отложения, составляющие дно океанов, команда обнаружила, что концентрация СО2 изменяется от слоя к слою отложений как раз с периодом в 100 тыс. лет. Вполне вероятно, говорят ученые, что излишки углекислого газа были извлечены из атмосферы поверхностью океана с дальнейшим связыванием этого газа. В результате среднегодовая температура постепенно понижается, и наступает очередной ледниковый период. И так получилось, что продолжительность ледникового периода более миллиона лет назад увеличилась, а цикл «тепло-холод» стал более длительным.

«Вероятно, океаны поглощают и выделяют углекислый газ, и когда льдов становится больше, океаны поглощают больше углекислого газа из атмосферы, делая планету холоднее. Когда льдов мало, океаны выделяют углекислый газ, так что климат становится теплее», — говорит профессор Кэрри Лиар (Carrie Lear). «Изучая концентрацию углекислого газа в останках крошечных существ (здесь имеются в виду осадочные породы, — прим.ред.), мы узнали о том, что в периоды, когда площадь ледников увеличивалась, океаны поглощали больше углекислого газа, так что можно предположить, что в атмосфере его становится меньше».

Морские водоросли, как утверждают специалисты, играли основную роль в поглощении CO2, поскольку углекислый газ является важнейшим компонентом процесса фотосинтеза.

Углекислый газ попадает из океана в атмосферу в результате апвеллинга. Апвеллинг (англ. upwelling) или подъём — это процесс, при котором глубинные воды океана поднимаются к поверхности. Наиболее часто наблюдается у западных границ материков, где перемещает более холодные, богатые биогенами воды с глубин океана к поверхности, замещая более тёплые, бедные биогенами поверхностные воды. Также может встречаться практически в любом районе мирового океана.

Слой льда на поверхности воды предотвращает попадание углекислого газа в атмосферу, так что, если замерзает значительная часть океана, это продлевает продолжительность ледникового периода. «Если мы считаем, что океаны выделяют и поглощают углекислый газ, то мы должны понимать, что большое количество льда предотвращают этот процесс. Это как крышка на поверхности океана», — говорит профессор Лиар.

При увеличении площади ледников на поверхности льда не только снижается концентрация «согревающего» CO2, но и увеличивается альбедо тех регионов, которые покрыты льдом. В результате планета получает меньше энергии, а значит, еще быстрее охлаждается.

Сейчас на Земле межледниковый, тёплый период. Последний ледниковый период закончился около 11000 лет назад. С тех пор среднегодовая температура и уровень моря постоянно повышаются, а количество льда на поверхности воды океанов снижается. В результате, как считают ученые, в атмосферу поступает большое количество CO2. Плюс ко всему, углекислый газ производит и человек, причем в огромных количествах.

Все это привело к тому, что в сентябре концентрация углекислого газа в атмосфере Земли повысилась до 400 частей на миллион. Этот показатель увеличился с 280 до 400 частей на миллион всего за 200 лет развития промышленности. Скорее всего, СО2 в атмосфере в обозримом будущем не станет меньше. Все это должно повлечь за собой увеличение среднегодовой температуры на Земле примерено на +5°C в ближайшую тысячу лет.

Специалисты кафедры изучения климата в Потсдамской обсерватории недавно построили модель земного климата с учетом глобального цикла углерода. Как показала модель, даже при минимальных показателях выброса углекислого газа в атмосферу ледниковый щит Северного полушария не сможет увеличиваться. Это означает, что наступление следующего ледникового периода может сдвинуться вперед минимум на 50-100 тысяч лет. Так что впереди нас ждет очередное изменение цикла «ледники-потепление», на этот раз за это отвечает человек.

DOI: 10.1130/G38636.1

Зима близко: на пороге нового ледникового периода

О том, что грядет глобальное потепление, мы слышим последние лет 15-20. Вот и директор Гидрометцентра России Роман Вильфанд на прошлой неделе сообщил, что за последние 150 лет среднегодовая температура на планете выросла на один градус. Причем подчеркнул, что это высокая скорость потепления для Земли. И тем интереснее выслушать аргументы сторонников совершенно противоположной теории — о приближении ледникового периода.

Тайны ледового керна

— Сегодня достоверно известно, что глобальная смена климатических эпох происходит примерно каждые 100 тысяч лет, — заявляет завкафедрой геоинформатики КубГУ доктор географических наук, профессор Анатолий Погорелов. — Причем около 80-85 тысяч приходится на Ледниковый период, 20-15 тысяч — на Межледниковье. А внутри этих эпох имеются временные отрезки поменьше — в несколько тысяч, сотен и даже десятков лет, когда могут происходить «оттепели» и похолодания.

За последние 400 тысяч лет на Земле сменилось уже четыре ледниковых периода, но  человеческая цивилизация зародилась именно в межледниковую эпоху, которая продолжается до сих пор и уже близка к завершению. Однако сам человек прямоходящий —
тот, что охотился на мамонтов, жил на исходе последнего ледникового периода. По мнению многих ученых, новое ледниковье начнется уже через считанные тысячелетия.

Все эти данные были получены с помощью исследования ледового керна: срезов ледяных полярных шапок, взятых в Антарктике и Гренландии. Шапки — это спрессованный за тысячелетия снег и лед, по свойствам которых можно определить, каким климат был сотни тысяч лет назад.

— Я не сторонник теории глобального потепления, как и многие мои коллеги в России и во всем мире, — продолжает профессор Погорелов. — Имеется много доказательств того, что человечество стоит «на пороге» очередного ледникового периода. А климатические колебания, которые наблюдаются в наши дни, — это нормальные природные явления. Земля — мощный саморегулируемый организм, и она, если где-то происходит разбалансировка климата, корректирует это явление чем-то другим.

О том, что человечество уже переживало малый ледниковый период в нашу эру, известно из летописей и картин художников. Продлился он с IX-X до XVII века и назывался «темной эпохой». Тогда на земле прекратились войны: люди просто пытались выжить в условиях, когда зима длилась почти 10 месяцев. Тогда полностью замерзало Азовское море, некоторые участки Черного, не говоря уже о реках и каналах.

Антарктида правит бал

— Ученые РАН опровергают заявления некоторых коллег о том, что площадь ледников существенно сократилась, — говорит кандидат географических наук, профессор КубГАУ Юрий Ткаченко. — Да, существуют колебания ледового покроя, но в 1990-х годах льды отступали намного дальше, чем сейчас, а сегодня их площадь, наоборот, увеличивается. И когда сообщается, что от Антарктиды откололся очередной айсберг величиной с пол-Манхэттена, почему-то умалчивается, что ледяной щит самого южного континента в целом-то увеличивается.

Когда сторонники глобального потепления сообщают об очередных его признаках, любят ссылаться на таяние арктических ледников. Но главный морозильник планеты — это Антарктида, расположенная на Южном полюсе. Она включает в себя 92% всех льдов суши. Волноваться стоит, если вдруг они начнут таять — вот самый яркий признак внезапного глобального потепления.

Если льды полностью растают, уровень Мирового океана поднимется примерно на 60 м и тогда человеческой цивилизации наступит конец (Краснодар, например, находится на высоте 20-30 м над уровнем моря). Но вряд ли это произойдет внезапно, на «ровном месте», разве что в Землю врежется огромный метеорит и нарушит ее «терморегуляционную» систему. Потому что Антарктида — очень стабильный ледовый континент, постоянство которого еще предстоит разгадать.

— В геологической истории подъем и падение уровня Мирового океана с чередованием ледниковых периодов наблюдался уже не один раз, — отмечает Анатолий Погорелов. — Когда растет ледяной щит, уровень воды в Мировом океане снижается, если процесс интенсивный — резко падает. Когда-то Евразия и Северная Америка были единым материком, потому что Берингов пролив полностью осушался — это научно доказано.

Случилось это совсем недавно по меркам Земли — каких-то 18 тысяч лет назад, в последний ледниковый период, получивший эпитет «великий». В то время на планете активничали вулканы, которые выбросили в атмосферу такое количество пепла, что сквозь него не могли пробиться солнечные лучи. Это способствовало оледенению: треть суши сковало льдом, уровень Мирового океана упал аж на 120 метров. Доживи динозавры до того периода, точно вымерли бы.

Жить будем!

По некоторым исследованиям российских ученых, скоро температура воздуха на всей планете начнет постепенно снижаться. Это связано с естественными процессами, происходящими в Мировом океане: еще один звоночек о приближении Малого ледникового периода.

— Еще в 1970 году советские океанологи, работавшие в Атлантическом океане, анализируя пробы грунта, выяснили по донным отложениям, с какой частотой случались серьезные смены климата на Земле. Они тогда предсказали, что с 2030/40 года начнется постепенное снижение температуры, — сообщил Юрий Ткаченко.

Но представим, что мы перенеслись на тысячелетия вперед и оказались как раз в Ледниковую эпоху. Что мы увидим? Во-первых, ледяных шапок, по типу антарктической, станет больше. Во-вторых, уровень Мирового океана за счет кристаллизации воды понизится. А это непременно вызовет перестройку течений. В-третьих, произойдут некоторые изменения ландшафта.

— Понятно, что температура понизится, но не радикально — всего на несколько градусов, — рассуждает Анатолий Погорелов. — Если говорить о территории Краснодарского края, то здесь климат станет примерно таким, как сейчас в средней полосе. К слову, в последнее глобальное похолодание ледниковые шапки доходили до озера Валдай, а окрестности к югу от него были сплошной тундрой. Сейчас же там леса шумят. А во время малого ледникового периода в ХШ-ХVI веках существенно увеличились размеры оледенения на Кавказе. Определенно можно сказать, что человечество, если доживет до этого времени, не заметит резких перемен в погоде, потому что все процессы будут идти очень медленно. Сменится не одна сотня поколений, пока наступит глобальное похолодание.

По мнению сторонников глобального похолодания, мы находимся в конце  межледникового периода, который начался примерно 15 тысяч лет назад и должен неизбежно завершиться. Его пик пришелся примерно на IV-V век до н.э. — расцвет цивилизации Древнего Египта. Тогда среднегодовая температура была на градус выше нынешней и на севере густели зеленые леса.

Еще 3-5 тысяч лет — и наступит 100-тысячелетняя зима. Но, как мы говорили вначале, она не будет совсем уж унылой: представителей будущих цивилизаций внутри этого периода будут ждать и «оттепели», которые, возможно, тоже кто-то будет принимать за «симптомы» глобального потепления.

Малый ледниковый период несет с собой большие экономические проблемы

 Их выводы озвучил заведующий сектором космических исследований Солнца Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН Хабибулло Абдусаматов.

 — На основании исследования долговременных  вариаций мощности излучения Солнца мы уже  в течение десяти лет говорим о том, что  наступает Малый ледниковый период. Большой  и Малый ледниковые периоды — это большая  разница в понимании ситуации, природы и физики  процесса. Большие ледниковые периоды имеют  размах вариации температуры 10-12 градусов.  Такие ледниковые периоды вызваны изменением  параметров орбиты Земли и угла наклона оси ее  вращения. В результате этого меняется  расстояние от Земли до Солнца, поэтому меньше солнечного потока излучения поступает на Землю. Все знают, что в этот период чуть ли не все континенты покрываются ледниками.

Малый ледниковый период связан с изменением мощности излучения самого Солнца и имеет квазипериод 200 лет. Грубо говоря, два века плюс-минус 70 лет. В этот период уменьшение мощности излучения Солнца может достигать до 0,5%, что совместно с последующими (вторичными) климатическими механизмами обратной связи (рост альбедо Земли, уменьшение концентрации водяного пара и других парниковых газов в атмосфере) приводит к Малому ледниковому периоду. При этом Малые ледниковые периоды по изменению температуры на порядок ниже, чем Большие ледниковые периоды, и составляют примерно 1-1,5 градуса по Цельсию. Это значит, что средняя температура по всему земному шару опустится примерно на полтора градуса, когда у нас наступит глубокая фаза похолодания Малого ледникового периода. Это ожидается примерно в 2060 году, плюс-минус 11 лет. Дело в том, что наш прогноз основывается на том, что мощность солнечного излучения в 2043 году, плюс-минус 11 лет, ориентировочно достигнет своего квазидвухвекового минимума. Но при этом глубокое похолодание не наступит сразу, потому что существует термическая инерция Мирового океана. То есть Мировой океан не только поглощает, но и аккумулирует поступающую солнечную энергию. Термическая инерция Мирового океана равна примерно 20 плюс-минус 8 лет.

Таким образом, океан нагреется только через 20 лет после того, как увеличится мощность излучения Солнца, и, наоборот, начнет остывать только после 20 лет.

Поэтому мы ожидаем, что если в 2043 году, плюс-минус 11 лет, будет минимум мощности солнечного излучения квазидвухвекового цикла, он продлится примерно 45-65 лет. Соответственно, глубокое похолодание 2060 года, по нашим приблизительным оценкам, продлится 45-65 лет. После этого наступит очередной квазивековой цикл потепления, и это будет уже в начале XXII века.

Нужно еще иметь ввиду, что то потепление, которое мы наблюдали в XX веке, происходило не только на Земле. Потепление происходило и на Марсе, и на других планетах Солнечной системы. То есть квазидвухвековое изменение мощности излучения Солнца приводит к изменению климата всей Солнечной системы. То есть в этом квазидвухвековом цикле по аналогии с земными сезонами мы наблюдали во всей Солнечной системе лето. Сейчас наступает уже «солнечная осень», которая продлится условно до 2060 года, затем наступит «солнечная зима» во всей Солнечной системе. А в начале XXII века наступит «солнечная весна».

Шум, названный глобальным потеплением, который поднялся во всем мире, был вызван изменением температуры планеты всего на 0,7 градуса за более чем 100-летний период. Сейчас мир до сих пор борется с глобальным потеплением. По некоторым данным, ежегодно в мире на борьбу с глобальным потеплением выделяется около 5 миллиардов долларов. Порядка 97% ученых всего мира пока поддерживают эту теорию.

Но я хочу особо подчеркнуть, что в течение последних 17 лет, с 1997 года, уровень углекислого газа в атмосфере растет в том же темпе, что и раньше. В то же время в течение последних 17 лет глобальная температура планеты не растет. У нас происходит стабилизация температур. Это факт. Процесс потепления с 1997 года отсутствует! Мощность излучения Солнца последовательно уменьшается с 1990 года и до сих пор продолжает ускоренно уменьшаться. С 1990 года Солнце больше не греет Землю как прежде.

Я не хочу гадать, какая будет температура. Мы в данном случае берем по аналогии данные глубокой фазы похолодания предыдущего Малого ледникового периода. Это Маундеровский минимум, глубокая фаза которого происходила в 1645-1715 годах. Во время Маундеровского минимума река Темза в Лондоне, Сена в Париже замерзали на несколько месяцев каждую зиму. И на поверхностях Темзы, Сены и других северных рек устраивались ярмарки, катания на льду. Это абсолютно достоверные факты. И на Москве-реке лед замерзал на несколько месяцев, а по некоторым данным река замерзала даже в сентябре-октябре. По этим фактам и можно судить о том, что нас ожидает. Сейчас на Темзе в Лондоне температура ниже плюс двух градусов практически не опускается. А в будущем северные реки могут замерзать на несколько месяцев каждую зиму.

К наступающему Малому ледниковому периоду нужно отнестись очень-очень серьезно. Нужно иметь ввиду, что в этот период в каждой стране, особенно в северных и полярных территориях, стратегически важным элементом существования будет энергия, климатически обусловленные природные ресурсы. Во-вторых, сельскохозяйственная зона земледелия сместится к югу.

Естественно, производство сельскохозяйственной продукции в этих странах существенно сократится. Соответственно, изменится и животный мир в северных регионах планеты. Мы полагаем также, что население может мигрировать из полярных регионов на юг.

Кроме того, станет затруднительной добыча нефти и газа на этих территориях. А шельф Арктики вдали от побережья на десятки-сотни километров эксплуатировать станет практически невозможно, потому что весь Ледовитый океан будет покрыт льдами. И этот лед будет двигаться. Противостоять такому движению практически невозможно. Я думаю, что уже через 20-30 лет там будет ощущаться сложность проведения работ. Возможно, в Малый ледниковый период уменьшится и продуктивность, и жизненный уровень, если заранее не подготовиться к нему. Так, в Маундеровский минимум северные страны, например Финляндия и Швеция, потеряли примерно половину населения за счет миграции, за счет смертей от голода и холода. Это известные факты.

Мне представляется, самая важная задача — это поддерживать экономический рост ради того, чтобы адаптироваться к грядущему глубокому похолоданию, к значительным затратам. И эту работу нужно начинать уже сейчас, потому что времени, на мой взгляд, осталось немного.

Информационное агентство «Росмедиаконсалтинг»

Какие ледниковые периоды известны в истории Земли? | Мир вокруг нас

Дело в том, что ничего вечного и стабильного во Вселенной нет. У Солнца есть циклы усиления и ослабления свечения. Земля под влиянием гравитации остальных планет может немного повернуться (измерить свой эксцентриситет, угол наклона оси вращения относительно плоскости орбиты), может немного приблизиться к Солнцу или отдалиться от него. Так говорит теория.

Увы, на практике, на базе наблюдений, мы не можем сказать ничего наверняка — нормальные научные наблюдения за Солнцем ведутся всего около пары веков. При циклах усиления или ослабления светимости Солнца с периодами в десятки тысяч лет этот срок наблюдений крайне мал, чтобы с уверенностью что-то утверждать. Исследуя древние слои льдов Антарктиды и Гренландии, ученые могут сделать определенные выводы о погоде в периоды, когда эти слои льда возникли — несколько сотен тысяч лет, даже несколько миллионов лет назад.

Согласно полученным косвенным данным, ученые могут делать выводы об оледенениях нынешней кайнозойской эпохи. Данные о предыдущих оледенениях ученые получают, исследуя древние осадочные породы.

Полученные данные, после обработки при помощи математических моделей поведения Земли, позволяют сделать предположительные выводы о давнем прошлом Земли и о причинах Великих оледенений в истории планеты. Ученые лишь строят предположения, не более. Земля во время ледникового периода. Вид из космоса
Фото: ru.wikipedia.org

Единой причины для эпох Обледенения нет, тут множество факторов. Периодическое уменьшение светимости Солнца накладывается на изменение орбиты Земли и ее наклонения на этой орбите: более слабые лучи Солнца меньше греют поверхность Земли, изменение состава атмосферы приводит к большему оттоку тепла из атмосферы в космос, возникшие ледники отражают все больше тепла, температура снижается, что приводит к увеличению площади ледников. Чтобы прервать этот круг увеличения площади ледников, необходимо усиление активности Солнца и изменение состава атмосферы (увеличение в ней доли парниковых газов). Когда это происходит, ледники начинают таять и ледниковая эра заканчивается.

  • Считается установленным, что первое Великое оледенение, раннепротерозойская ледниковая эра (или гуронское оледенение) началась 2.4 миллиарда лет назад. Длилось это оледенение 300 миллионов лет.

Из-за чего это оледенение началось? Предположительно, первоначальной причиной явился фотосинтез. В океанах тогда было много водорослей, которые при помощи фотосинтеза потребляли углекислый газ и метан — газы, которые обеспечивали атмосфере тогдашней Земли мощный парниковый эффект. Ученые считают, что в то время Солнце давало на 15−20% меньше тепла, чем в наше время. При резком уменьшении парникового эффекта Земля начала остывать.
Фото: Depositphotos

Во время гуронского оледенения Земля замерзла почти вся, только возле экватора оставались не замерзшие океаны. Шло время — десятки миллионов лет. Вулканы продолжали выбрасывать в атмосферу метан и углекислый газ, Солнце стало греть сильнее — постепенно Земля снова согрелась, ледники растаяли.

  • Тепло на Земле было долго, целый миллиард лет. Но 900 миллионов лет назад начался криогений, второй Ледниковый период, который продлился 250 миллионов лет. Его причины нам точно неизвестны.

Ученые спорят о том, что в ту эпоху континенты располагались возле экватора, что мешало теплым течениям выносить тепло в полярные области. Моря высоких широт, замерзнув зимой, не имели шанса получить тепло из экваториальных областей и растаять — напротив, год за годом лед там только увеличивался. При этом чем больше была площадь ледникового покрова, тем больше солнечных лучей отражались в космос, еще больше охлаждая планету.

Возможно, что одной из причин оледенения был и фотосинтез морских водорослей: потребляя углекислый газ, они лишали атмосферу планеты защитного экрана парникового эффекта. Фото: come2lee0, pixabay.com

Криогений был ужасен — даже на экваторе температура днем редко поднималась выше -20 градусов Цельсия, а на полюсах ледники покрывал и «сухой лед», замерзшая углекислота. Сверхтолстые глетчерные ледники сползали в океаны, достигая глубины в 2000 метров. Выжили в то время только бактерии, хотя есть предположение, что до криогения уже существовали первые многоклеточные существа. Но 635 миллионов лет назад начался эдиакрий и Земля снова оттаяла.

  • Прошло время, и начался третий период оледенения — палеозойское оледенение. Началось оно 460 миллионов лет назад, а закончилось 230 миллионов лет назад. Это оледенение было не очень сильным — если его сравнивать с криогением и гуронским оледенением.

Однако окончание этого оледенения сопровождалось массовым вымиранием животных: погибло 70% видов, населявших сушу, и 96% обитателей моря. Над причинами этого массового вымирания ученые спорят. Полагают, что при потеплении активировались метановые газогидраты, выпустив в атмосферу много метана, состав атмосферы неожиданно и сильно изменился, что и привело к гибели животных.

  • Наконец 34 миллиона лет назад началось нынешнее оледенение, кайнозойское (или лавразийская гляциоэра). Некогда зеленый континент Антарктида скрылся под ледником толщиной в несколько километров. Около 10 миллионов лет назад ледник покрыл Гренландию.

Так что четвертая Ледниковая эпоха сегодня только начинается. Несколько десятков тысяч лет назад (по геологическим масштабам — совсем недавно) ледник толщиной в несколько километров покрывал территорию Евразии до Киева и Волгограда, а сегодня вроде бы все закончилось, в наше время остались ледники в высоких широтах обоих полушарий. В северном полушарии покровное оледенение простирается до 60 градуса с.ш., а морской ледяной покров — до 43−46 градусов с.ш. Фото: SarahNic, pixabay.com

Однако ученые говорят, что сейчас настал период межледниковья, ледники не исчезли, они остались на крайнем Севере Америки и Евразии, в Антарктиде и Гренландии. Они могут и должны вернуться. Куда со временем качнется маятник — неизвестно…

Что было самым холодным на Земле?

Эта статья — одна из трех частей, посвященных прошлым температурам, включая самые высокие температуры на Земле и то, насколько теплой была Земля «в последнее время».

На протяжении большей части своей истории наша планета была горячее, а иногда и намного горячее, чем сегодня. Но и на нашей планете было холоднее. Ученые, возможно, никогда не узнают, какой период в 4,54 миллиарда лет истории нашей планеты был самым холодным, но исследования выявили несколько претендентов.Все эти периоды были определены как древние ледниковые периоды.

Одни из самых холодных условий наступили более 2 миллиардов лет назад после повышения содержания кислорода в атмосфере. Более глубокие заморозки произошли между 750 и 600 миллионами лет назад. Хотя ученые спорят о том, насколько обширным был ледяной покров в то время, данные указывают на то, что лед достиг уровня моря в экваториальных регионах.

За последние несколько миллионов лет ледники то и дело покрывали огромные просторы Северного полушария.Хотя ледниковые периоды плейстоцена были менее суровыми, чем почти глобальные оледенения, они, возможно, принесли самые холодные условия за последние полмиллиарда лет. Одни из самых сильных холода ударили около 20 000 лет назад.

Самым холодным местом на современной Земле считается высокий гребень между Куполом Аргус и Куполом Фудзи в Восточной Антарктиде. Каждый год ученые из Японской антарктической исследовательской экспедиции путешествуют от побережья Антарктики до станции Купол Фудзи. Лицензия CC от пользователя Flickr SNSF Scientific Image Competition / Francesco Comola.

Чтение рок-рекорда

Ледниковый период — это период более низких, чем обычно, глобальных температур и более крупных, чем обычно, ледников и ледяных щитов. Ледниковые периоды не приносят неумолимого холода. Вместо этого возникают относительно теплые периоды, поэтому ледниковые периоды представляют собой смесь наступающих ледников (ледников) и отступающих ледников (межледниковья). Хотя межледниковья относительно теплые, они все же являются частью ледниковой эпохи.

Откуда ученые знают, что существовали древние ледниковые периоды? Ясно, что термометры не пригодились, когда ледники континентального масштаба приближались к экватору.Доказательства прошлых ледниковых периодов получены из геологии. Вскоре после того, как в начале 19 века возникла научная дисциплина, геологи начали находить ключи к разгадке, оставленные древними ледяными телами. Геологи поняли, что ледники могут оставлять гигантские царапины на коренных породах и переносить валуны в далекие ландшафты, часто сбрасывая эти камни в море.

Когда признаки оледенения были обнаружены в эпоху плейстоцена (примерно от 2,6 миллиона до 11 тысяч лет назад), геологи узнали, как распознать их в более старых породах.Объединение свидетельств оледенения с свидетельствами тектоники плит и дрейфа континентов позволило геологам идентифицировать ледниковую активность сотни миллионов лет назад, когда континенты были сконфигурированы совершенно по-разному.

Всего в геологической летописи ученые определили более десятка ледниковых периодов, некоторые из них произошли за последние полмиллиарда лет. Некоторые из ледниковых периодов, которые произошли еще раньше, были хуже, вероятно, худшими ледниковыми периодами в истории нашей планеты.

Подъем кислорода и понижение температуры

Среди самых ранних ледниковых периодов, обнаруженных до сих пор в геологической летописи, являются гуронские ледниковые периоды. По крайней мере, одно из них представляло собой то, что геологи называют земным снежным комом, когда поверхность планеты была полностью или почти полностью заморожена. Перемежаясь с неледниковыми периодами, ледниковые периоды произошли между 2,4 и 2,1 миллиардами лет назад и, вероятно, были результатом изменений в микроскопической жизни.

Палеонтологи предполагают, что когда микробная жизнь возникла на Земле, более 3 лет.5 миллиардов лет назад микробы не производили и не нуждались в кислороде. Вместо этого, когда развивалась жизнь, атмосфера Земли сильно отличалась от того, что мы ощущаем сегодня. Хотя уровни азота могли быть похожими, других газов было гораздо больше или меньше. Углекислый газ был от 10 до 2500 раз выше нынешнего уровня, а метан, возможно, был в 10 000 раз выше нынешнего уровня. Кислорода в атмосфере практически не было.

До того, как в атмосфере Земли накапливался кислород, наша планета, вероятно, выглядела не как бледно-голубая точка, а как бледно-оранжевая точка.Изображение предоставлено NASA Astrobiology.

Ученые спорят, когда именно появились микробы, способные осуществлять фотосинтез и производить кислород в качестве побочного продукта. Оценки колеблются от 3,5 до 2,5 миллиардов лет назад. Первые производители кислорода, вероятно, были предками современных цианобактерий или сине-зеленых водорослей.

Сначала кислород, произведенный этими ранними фотосинтезаторами, вероятно, вступил в реакцию с железом в океане, оседая в слоях ржавого осадка на морском дне, прежде чем начать накапливаться в атмосфере.Некоторое количество кислорода вступило в реакцию с метаном, превратив его в диоксид углерода и воду. Между тем, популяции фотосинтезирующих микробов продолжали расти, потребляя все больше углекислого газа.

Предки современных цианобактерий (сине-зеленые водоросли), возможно, были первыми продуцентами кислорода на планете Земля и положили начало значительным изменениям климата. Лицензия CC от пользователя Flickr Ричарда Дрокера.

Двуокись углерода — это парниковый газ, а метан — еще более мощный парниковый газ.Когда концентрация этих парниковых газов в атмосфере упала, глобальные температуры резко упали, в результате чего планета погрузилась в серию ледниковых периодов. Гуронские ледниковые периоды и разделяющие их неледниковые периоды, вероятно, длились в общей сложности 300 миллионов лет. Факты свидетельствуют о том, что эти оледенения достигли экваториальных регионов на уровне моря. (Сегодня лед встречается в экваториальных регионах, но только на больших высотах.)

Геологические свидетельства этих ледниковых периодов были впервые обнаружены в 1907 году в ледниковых отложениях около озера Гурон.С тех пор геологи обнаружили больше доказательств в других местах Северной Америки, а также в Южной Африке, Западной Австралии и северо-восточной Европе.

Обнаруженный недалеко от водопада Уайтфиш в Онтарио, на северном берегу озера Гурон, этот камень приземлился в отложениях морского дна под плавучим ледником около 2,2 миллиарда лет назад. Изображение из докембрия — История ранней Земли, фото Д.А. Линдси, Геологическая служба США.

Подъем кислорода не просто заморозил планету.Это также способствовало развитию сложной жизни, дышащей кислородом, и сформировало озоновый слой Земли, который помогает защитить жизнь от вредного ультрафиолетового излучения.

Еще одна морозильная камера

Жестокий холод снова ударил на протяжении истории Земли, известной как криогенный период. По крайней мере дважды между 750 и 600 миллионами лет назад Земля провалилась в глубокую заморозку. Поскольку события криогенного периода произошли в течение более длительной геологической эпохи, известной как неопротерозойская эра, глубокие замерзания иногда называют неопротерозойскими землями-снежками.

Ученые продолжают спорить о причинах неопротерозойских замерзаний и последующих оттепелей. Вулканы могут быть той силой, которая одновременно подтолкнула планету к оледенению и вытащила ее наружу. Около 750 миллионов лет назад большинство континентов были сгруппированы вокруг экватора. Внутри этого континентального смешения геологи обнаружили свидетельства того, что они называют большой магматической провинцией . «Большой» — это преуменьшение — представьте себе вулканически активную область размером с континент. Извержения в этой провинции могли охладить планету двумя способами.

Свидетельства существования некогда экваториальной большой вулканической провинции, которая, возможно, положила начало криогенному периоду, сохранились в Нунавуте, Канада. Силлы — вторжения вулканического материала в более старые слои горных пород — пересекают более старые породы песочного цвета. Полосы в более легких скалах являются результатом подъема береговой линии после отступления ледников, которые давили на берег. Изображение предоставлено Майком Борегардом, Wikimedia Commons.

Когда вулканы выделяют диоксид серы, газ вступает в химические реакции в атмосфере с образованием высокоотражающих сульфатов — частиц, которые блокируют солнечный свет, как миллиарды крошечных зеркал.Потенциал охлаждения сульфатов особенно велик вокруг экватора Земли. Точно так же, когда вулканы вытесняют большие объемы базальта, последующее выветривание горных пород может охладить планету. Со временем дождь, ветер и химические изменения разъедают вулканические породы. Дождевая вода и грунтовые воды, просачиваясь через породу, могут растворять углекислый газ, удаляя его из атмосферы и в конечном итоге задерживая его в виде карбонатных минералов, таких как известняк.

Если глобальные температуры падают достаточно быстро, лед начинает накапливаться, а способность льда отражать большую часть солнечного света обратно в космос еще больше охлаждает планету.

Геологи определили два оледенения в неопротерозое: стуртовское (около 720–660 миллионов лет назад) и мариноанское (около 640–635 миллионов лет назад). Слои горных пород тех времен демонстрируют самые обширные свидетельства экстремального оледенения, обнаруженные до сих пор в геологической летописи.

Между этими глубокими заморозками Земля, похоже, пережила не менее замечательную оранжерею. Этот экстремальный климат тоже может быть связан с вулканической активностью.

В долгосрочной перспективе вулканические выбросы углекислого газа и истощение углекислого газа в результате выветривания горных пород могут сдерживать друг друга.Но поскольку лед покрыл большую часть планеты сотни миллионов лет назад, выветривание, вероятно, замедлилось, поскольку условия стали слишком холодными для сильных осадков. Между тем, увеличение количества морского льда уменьшило бы доступ цианобактерий к солнечному свету на поверхности океана, уменьшив фотосинтез.

Под ледяной поверхностью ледяной спутник Сатурна Энцелад может содержать жидкую воду и ингредиенты, необходимые для жизни. Если бы самые экстремальные ледниковые периоды в истории Земли были истинными событиями на Земле-снежном коме — без открытого океана — наша планета, возможно, выглядела бы как увеличенная версия Энцелада.Изображение предоставлено NASA / JPL / Институтом космических наук.

Вулканы, однако, продолжали выделять углекислый газ. Если бы в атмосфере осталось мало выветривания горных пород или фотосинтетической активности, парниковый газ накапливался бы, что привело бы к постепенному повышению глобальной температуры. Как только условия станут достаточно теплыми, чтобы растопить тропический лед, повышение температуры ускорится. После потери значительного количества светоотражающего льда планета поглотила бы гораздо больше солнечной энергии.Последующее сильное таяние могло вызвать такое резкое и быстрое выветривание, что привело ко второму оледенению.

Как и в гуронском периоде, оледенения криогенного периода достигали уровня моря на экваторе. Но насколько полным было неопротерозойское ледяное покрытие — будь то Земля-снежок или Земля-снежный ком — остается областью активных исследований.

Последний поход в морозилку

Каменная летопись указывает на то, что за последние 500 миллионов лет не происходило ничего более обширного, чем гуронское и криогенное оледенения, хотя геологи обнаружили свидетельства еще нескольких ледниковых периодов.Хотя у него есть некоторая конкуренция со стороны холода, произошедшего между 300 и 250 миллионами лет назад, самый значительный ледниковый период за последние полмиллиарда лет может быть самым недавним.

Этот ледниковый период, поразивший период времени, известный как эпоха плейстоцена, начался около 2,6 миллиона лет назад и продолжался примерно 11 000 лет назад.

Как и все другие, последний ледниковый период принес серию наступлений и отступлений ледников. Фактически, технически мы все еще находимся в ледниковом периоде.Мы просто проживаем свою жизнь во время межледниковья.

Вся человеческая цивилизация — от самых ранних сценариев, таких как клинопись до смартфонов и твитов — возникла в межледниковье. Лицензия CC пользователя Flickr Эшли Ван Хафтен / Wikimedia Commons.

Около 50 миллионов лет назад планета была слишком теплой для полярных ледяных шапок, но с тех пор Земля в основном остывает. Примерно 34 миллиона лет назад начал формироваться Антарктический ледяной щит.Это могло произойти из-за того, что Южная Америка отделилась от Антарктиды, открыв пролив Дрейка. Открытие пролива Дрейка вызвало не только тошнотворное течение многих поколений океанских путешественников, но и создало антарктическое циркумполярное течение. Обтекая теперь замерзший континент, течение, возможно, уменьшило количество тепла океана, достигающего Антарктиды, что позволило антарктическому льду образовываться и расти.

Ветер и волны делают путешествие по проливу Дрейка незабываемым. Его появление из-за тектоники плит, возможно, способствовало развитию Антарктического ледникового щита.Лицензия CC от пользователя Flickr Кристофера Мишеля.

Другое движение суши, вероятно, погрузило планету в последний ледниковый период. Панамский перешеек, сухопутный мост между Северной и Южной Америкой, образовался около 4,5 миллионов лет назад. До своего образования Атлантический и Тихий океаны свободно обменивались тропическими водами. Прервав этот обмен и направив теплую соленую океанскую воду на север, перешеек увеличил количество осадков в высоких широтах Северного полушария.Снег накапливался в ледниках и в конечном итоге в ледяные щиты. Эти массивные ледяные тела, отражающие солнечный свет, продолжали тенденцию к похолоданию планеты.

Когда Земля стала достаточно холодной для образования ледяных щитов, они увеличивались и уменьшались в течение периода времени примерно от 20 000 до 100 000 лет, частично благодаря циклам Миланковича. Эти в значительной степени предсказуемые изменения орбиты Земли включают эксцентриситет (изменения орбиты Земли вокруг Солнца), наклон (изменения наклона оси Земли) и прецессию (колебания оси вращения Земли).Они влияют на климат, изменяя распределение поступающей солнечной энергии на поверхности Земли.

Последний ледниковый период достиг своего пика около 20 000 лет назад, когда глобальные температуры, вероятно, были примерно на 10 ° F (5 ° C) ниже, чем сегодня. На пике ледникового периода плейстоцена массивные ледяные щиты простирались над Северной Америкой и Евразией. Мы можем поблагодарить эти ледяные щиты и связанные с ними события таяния Великих озер, Ниагарского водопада и даже проливных скаблендов в Вашингтоне и Орегоне.

Талая вода начала разливаться по Ниагарскому откосу около 12000 лет назад. Сегодня около 3160 тонн воды проходит через Ниагарский водопад каждую секунду, что является давним наследием плейстоценового ледникового периода. Лицензия CC от пользователя Flickr Can Pac Swire.

Когда массивные ледяные щиты снова продвинутся к экватору? Они могли не вернуться в любой график, который бы предсказал Milankovitch Cycles. Циклы по-разному влияют на глобальный климат, одни сильнее, чем другие.Когда содержание углекислого газа в атмосфере превышает 300 частей на миллион, способность газа удерживать тепло достаточно высока, чтобы подавлять более тонкие циклы. Углекислый газ в атмосфере сейчас превышает 400 частей на миллион, а поскольку углекислый газ является долгоживущим газом, его уровни, по крайней мере, такие высокие, могут сохраняться в течение тысяч лет. Это не означает, что нового ледникового периода никогда не будет, но его наступление может быть отложено.

Список литературы

Беккер А. (2014). Гуронское оледенение. В Энциклопедия астробиологии (стр.1–8). Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27833-4_742-4

Кэтлинг, Д. К., Занле, К. Дж. (2020). Атмосфера архея. Science Advances , 6 (9), eaax1420. https://doi.org/10.1126/sciadv.aax1420

Кокс, GM, Халверсон, Г.П., Стивенсон, Р.К., Вокати, М., Пуарье, А., Кунцманн, М., Ли, З.-Х., Денишин, С.В., Штраус, СП, Макдональд, Ф.А. (2016) . Выветривание базальтов в континентальных паводках как триггер неопротерозойской снежной Земли. Earth and Planetary Science Letters , 446, 89–99.https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.04.016

Эрл, С. (2019). Ледниковые периоды в истории Земли. Физическая геология — 2-е издание . Доступ 24 октября 2020 г.

Элдридж, С., Биек, Б. (2010, сентябрь). Рад, что вы спросили: ледниковые периоды — что это такое и что их вызывает? Обзорные заметки , 42 (3).

Хейс, Дж. М. (2020). Эволюция атмосферы. Британская энциклопедия . https://www.britannica.com/topic/evolution-of-the-atmosphere-1703862

Хоффман, П.Ф., Кауфман, А. Дж., Халверсон, Г. П., Шраг, Д. П. (1998). Неопротерозойская Земля-снежок. Наука , 281 (5381), 1342–1346. https://doi.org/10.1126/science.281.5381.1342

Джоэл, Л. (2 декабря 2019 г.). Как жизнь на нашей планете прошла через Snowball Earth. Нью-Йорк Таймс . По состоянию на 5 января 2021 г.

Копп Р. Э., Киршвинк Дж. Л., Хилбурн И. А., Нэш К. З. (2005). Палеопротерозойский снежный ком Земля: климатическая катастрофа, вызванная эволюцией кислородного фотосинтеза. Труды Национальной академии наук , 102 (32), 11131–11136. https://doi.org/10.1073/pnas.0504878102

Лехте, М. А., Уоллес, М. В., Худ, А. ван С., Ли, В., Цзян, Г., Халверсон, Г. П., Асаэль, Д., МакКолл, С. Л., Планавский, Н. Дж. (2019). Подледная талая вода поддерживала аэробную морскую среду обитания во время Snowball Earth. Труды Национальной академии наук, 116 (51), 25478–25483. https://doi.org/10.1073/pnas.1909165116

Луо, Г., Оно, С., Бёкес, Н.Дж., Ван, Д. Т., Се, С., Саммонс, Р. Э. (2016). Быстрая оксигенация атмосферы Земли 2,33 миллиарда лет назад. Science Advances , 2 (5), e1600134. https://doi.org/10.1126/sciadv.1600134

Макдональд, Ф.А., Вордсворт, Р. (2017). Зарождение Snowball Earth выбросами вулканических аэрозолей серы. Письма о геофизических исследованиях . https://doi.org/10.1002/2016gl072335

Служба национальных парков. Ледники и прошлый климат. Доступ 24 октября 2020 г.

Ренвик, Дж.(2019, 17 сентября). Объяснение климата: почему мы не собираемся в ближайшее время вступить в ледниковый период. Разговор . Доступ 24 октября 2020 г.

Шер, Х. Д., Мартин, Э. Э. (2006). Сроки и климатические последствия открытия пролива Дрейка. Наука , 312 (5772), 428–430. https://doi.org/10.1126/science.1120044

Ширбер, М. (2015, август). «Земля-снежок» могла быть грязной. Институт космических исследований имени Годдарда НАСА. Доступ 24 октября 2020 г.

Янг, Г. М. (2013). Эволюция климатической системы Земли: свидетельства ледниковых периодов, изотопов и ударов. GSA Today , 4–10. https://doi.org/10.1130/gsatg183a.1

ледниковых периодов: что заставляет Землю замерзать каждые несколько миллионов лет?

Периодически глобальные температуры падают, на полюсах образуются ледяные щиты, затем лед сползает вниз и покрывает континенты. Мы называем это ледниковыми периодами. За 4,5 миллиарда лет истории Земли было пять крупных ледниковых периодов.Последний начался примерно 2,5–3 миллиона лет назад. И поймите: это все еще продолжается. Правильно, мы живем в ледниковый период.

В это трудно поверить в наши дни опасного повышения глобальной температуры, но ледниковые периоды не всегда сильно замерзают. В рамках этих крупных ледниковых периодов бывают более теплые и более короткие периоды, называемые межледниковьями, когда ледяные щиты отступают и некоторая или даже большая часть планеты свободна ото льда. (Напротив, периоды наступления ледников уместно называют ледниковыми.) Межледниковье может длиться десятки тысяч лет. Сейчас мы находимся в межледниковье — оно началось около 10 000 лет назад. Вот почему у нас есть ледяные шапки на полюсах, в то время как температуры более или менее комфортны (для человека) на большей части планеты.

Что вызывает ледниковые периоды?

Земля занимается своими делами довольно регулярно, вращаясь вокруг своей оси и вращаясь вокруг Солнца. Но есть некоторые вариации в узоре. Со временем наклон Земли, ее орбита и ее колебание немного меняются.Эти очень незначительные (и регулярные) изменения угла наклона Земли относительно Солнца влияют на количество солнечной радиации или инсоляции, достигающей Земли. «Даже если наклон изменяется всего на один или два градуса, этого достаточно, чтобы изменить угол, под которым падает энергия солнца», — объясняет Элизабет Томас, палеоклиматолог из Университета в Буффало. И, конечно же, меньшее количество солнечной энергии означает более низкие температуры.

В более холодные зимы на суше выпадает снег. Если лето достаточно прохладное, снега хватит до следующей зимы.В конце концов, снега будет накапливаться все больше и больше, и он превратится в ледник. Ледник будет продолжать расти, пока не превратится в ледяной щит размером с континент. Между тем, орбита Земли время от времени меняется достаточно сильно, чтобы ледяные щиты отступали, немного или сильно, создавая межледниковые периоды.

Currents of Change

Однако дело не только в воздействии Солнца на Землю. Океанские течения и углекислый газ, или CO2, тоже играют роль. Уровни углекислого газа изменяются более или менее синхронно с изменениями объема льда.«Мы думаем, что это потому, что циркуляция океана замедляется во время ледниковых периодов, и это приводит к тому, что большая часть СО2, который будет в атмосфере, улавливается в глубинах океана», — говорит Томас.

Есть причина, по которой мы используем слово «ледниковый» в значении «очень, очень медленно». Весь этот процесс занимает тысячи и тысячи лет. Однако разогрев происходит намного быстрее. Изменения океанских течений — одна из причин, по которой лед тает быстрее, чем накапливается. «Если орбита Земли возвращается в конфигурацию, при которой планета получает много энергии, океаны начинают нагреваться, и края ледяных щитов начинают таять», — объясняет Томас.«Когда циркуляция океана снова начинает включаться, это приводит к выбросу большого количества CO2».

И, как мы все узнали, CO2 — очень эффективный парниковый газ. Увеличение CO2 нагревает атмосферу, поэтому ледяные щиты также начинают таять сверху. По мере таяния льда образуются большие глыбы ледяных щитов. «Они могут исчезнуть, говоря геологически, в мгновение ока», — говорит Томас. «Чтобы полностью разрушить ледяной покров, требуется очень мало времени.Все это звучит пугающе уместно в сегодняшнем стремительно накаленном мире.

Удача?

Что это было снова в ледниковом периоде? Если бы мы были точно по расписанию, мы были бы ближе к концу этого межледниковья и отправились бы в другой ледниковый период. Конечно, этого не происходит. Вместо этого мы, кажется, приближаемся к климату, подобному климату эоценовой эпохи, когда на Аляске росли пальмы, а в Арктике плавали крокодилы.

Но спасло ли нас глобальное потепление от противоположной, но столь же катастрофической судьбы? Если бы у нас не было глобального потепления, не вступили бы мы в ледниковый период, который потенциально столь же опасен? Что ж, может быть — но не так внезапно.«Прогресс настолько медленный, что следующие десять поколений вряд ли его заметят», — говорит Томас.

С другой стороны, если бы мы не были в ледниковом периоде, когда люди начали нагнетать жару, все было бы уже намного, намного хуже. Так что нам есть за это благодарить ледниковый период.

История льда на Земле

Майкл Маршалл

Не забудьте свои шерстяные рукавицы

(Изображение: Astromujoff / Getty)

Первобытные люди, одетые в шкуры животных, путешествуют по бескрайним ледяным просторам в отчаянных поисках пищи.Это образ, который приходит на ум, когда большинство из нас думает о ледниковом периоде.

Но на самом деле было много ледниковых периодов, большинство из которых задолго до появления людей. А знакомая картина ледникового периода — сравнительно умеренный & col; другие были настолько серьезными, что вся Земля замерзла на десятки или даже сотни миллионов лет.

На самом деле, кажется, что у планеты есть три основных параметра: & двоеточие; «Оранжерея», когда тропические температуры доходят до полюсов и нет ледяных щитов; «Ледник», когда есть постоянный лед, хотя его протяженность сильно варьируется; и «снежный ком», в котором вся поверхность планеты покрыта льдом.

Почему лед периодически приближается и почему он снова отступает — это загадка, которую гляциологи только начали разгадывать. Вот наш обзор всего, что они пытаются объяснить.

Земля-снежок

от 2,4 до 2,1 миллиарда лет назад

Гуронское оледенение — самый старый из известных нам ледниковых периодов. Земле было чуть более 2 миллиардов лет, и на ней обитали только одноклеточные формы жизни.

Ранние стадии гуронии, от 2 до н.4–2,3 миллиарда лет назад, кажется, были особенно серьезными, когда вся планета замерзла в первом «снежном коме Земли». Это могло быть вызвано затишием вулканической активности на 250 миллионов лет, что означало бы меньшее количество углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу, и снижение парникового эффекта.

Морозильник

от 850 до 630 миллионов лет назад

В течение 200 миллионов лет криогенного периода Земля погрузилась в один из самых глубоких холода, который она когда-либо испытывала, и причиной этого могло стать появление сложной жизни.

Согласно одной из теорий, оледенение было вызвано эволюцией крупных клеток и, возможно, также многоклеточных организмов, которые после смерти опустились на морское дно. Это высосало бы CO 2 из атмосферы, ослабив парниковый эффект и тем самым понизив глобальную температуру.

Судя по всему, было два разных криогенных ледникового периода & Colon; так называемое Стуртовское оледенение между 750 и 700 миллионами лет назад, за которым последовало Варангерское (или мариноское) оледенение, 660-635 миллионов лет назад.Есть некоторые свидетельства того, что Земля временами превращалась в снежный ком во время сильных морозов, но исследователи все еще пытаются выяснить, что именно произошло.

Массовое вымирание

460-430 миллионов лет назад

Пересекая поздний ордовикский и ранний силурийский периоды, андско-сахарский ледниковый период был отмечен массовым вымиранием, вторым по значимости в истории Земли.

Вымирание превзошло только гигантское пермское вымирание 250 миллионов лет назад.Но по мере того, как экосистема восстанавливалась после замораживания, она расширялась, и наземные растения стали обычным явлением в течение силурийского периода. И эти растения могли стать причиной следующего ледникового периода.

Растения вторгаются в землю

360–260 миллионов лет назад

Как и криогенное оледенение, ледниковый период Кару характеризовался двумя пиками ледяного покрова, которые вполне могли быть разными ледниковыми периодами. Они имели место в период Миссисипи, 359–318 миллионов лет назад, и снова в Пенсильвании 318–299 миллионов лет назад.

Эти ледниковые периоды могли быть результатом распространения наземных растений после криогения. Когда растения распространялись по планете, они поглощали CO 2 из атмосферы и выделяли кислород (PDF). В результате уровни CO 2 упали, а парниковый эффект ослаб, что привело к ледниковому периоду.

Есть некоторые свидетельства того, что лед приходил и уходил с регулярными циклами, вызванными изменениями орбиты Земли. Если это правда, это будет означать, что ледниковый период Кару действовал почти так же, как нынешний.

Антарктида замерзает над

14 миллионов лет назад

Антарктида не всегда была замороженной пустыней. Только около 34 миллионов лет назад на вершинах гор Антарктиды образовались первые небольшие ледники. И это было 20 миллионов лет спустя, когда мировая температура упала на 8 ° C, лед ледников замерз на скале, и родился южный ледяной щит.

Это падение температуры было вызвано подъемом в Гималаи.По мере того, как они росли выше, они подвергались усиленному атмосферному воздействию, которое высасывало CO 2 из атмосферы и уменьшало парниковый эффект.

Северное полушарие оставалось относительно свободным ото льда в течение долгого времени, а Гренландия и Арктика стали сильно покрытыми льдом лишь около 3,2 миллиона лет назад.

Последнее наступление на лед

2,58 миллиона лет назад

Четвертичное оледенение началось всего несколько миллионов лет назад — и продолжается до сих пор.Таким образом, его история относительно недавняя с геологической точки зрения и может быть изучена гораздо более подробно, чем другие. Очевидно, что ледяные щиты прошли через несколько стадий роста и отступления в течение четвертичного периода.

Во время «ледниковых» стадий температура была низкой и лед простирался далеко от полюсов. Во время «межледниковья» температура была несколько теплее, и лед отступил. Краткие, безрезультатные периоды наступления льда — обычно длящиеся менее 10 000 лет — называются «стадиалами»; И наоборот, периоды, когда лед отступал, но ненадолго, называются «интерстадиалами».

Основным триггером четвертичного оледенения было продолжающееся падение уровня CO 2 в атмосфере из-за выветривания Гималаев. Однако время ледников и межледниковий определялось периодическими изменениями орбиты Земли, которые изменяют количество солнечного света, достигающего различных частей планеты. Эффект от этих небольших изменений орбиты усиливался положительными обратными связями, такими как изменения уровней парниковых газов.

В течение первых двух третей четвертичного периода лед продвигался и отступал примерно каждые 41 000 лет — с той же скоростью, что и изменения наклона оси Земли.Около миллиона лет назад лед переключился на 100000-летний цикл по причинам, которые до недавнего времени оставались загадкой. Более подробная информация о времени движения льда, возможно, помогла гляциологам найти ответ.

Что еще более усложняет ситуацию, лед не наступал и не отступал одновременно во всем мире. Часто он начинал продвигаться на одном континенте, а другие покрывались только тысячи лет спустя, а затем задерживался на нескольких континентах через несколько тысячелетий после того, как исчез с других.

Итак, в четвертичном периоде на самом деле было много перекрывающихся оледенений, каждое из которых отдельно называлось & col; бавельские и кромерианские комплексы ледников и межледниковий; Эльстерский ледник; Гольштейнское межледниковье и Заалийское оледенение, среди прочих.

Между 130 000 и 114 000 лет назад лед отступил во время эемского межледниковья, а затем снова продвинулся, создав ледниковый период, который большинство людей называют «ледниковым периодом».

Наш ледниковый период

от 110000 до 12000 лет назад

Прохладные температуры четвертичного периода, возможно, позволили нашему мозгу стать намного больше, чем у наших предков-гоминидов.Хотя это все еще открыто для обсуждения, вполне вероятно, что последний ледниковый период оставил свой след на нашем виде.

Неандертальцы, с которыми мы делили планету до последнего ледникового максимума, 20 000 лет назад, возможно, изо всех сил пытались выжить, поскольку поднимающийся и опускающийся лед разъедал их среду обитания — хотя было предложено множество других объяснений их исчезновения. Несомненно, что Homo sapiens выжили и обратились к земледелию вскоре после отступления льда, подготовив почву для подъема современной цивилизации.

Когда ледниковый период подошел к концу и температуры начали расти, произошло два заключительных похолодания. Во-первых, холодный «древний дриас» 14 700–13 400 лет назад превратил большую часть Европы из лесов в тундру, как современная Сибирь. После короткой передышки, поздний дриас, между 12800 и 11500 лет назад, заморозил Европу в течение нескольких месяцев — вероятно, в результате талая вода от отступающих ледников, перекрывшая течение «конвейерной ленты» Атлантического океана, хотя и кометное столкновение. также был обвинен.

Двенадцать тысяч лет назад огромные ледяные щиты отступили в начале последнего межледниковья — фландрии, что позволило людям вернуться в северные широты. Этот период был относительно теплым, а климат относительно стабильным, хотя он был немного холоднее, чем в последний межледниковый период, Имейский период, а уровень моря в настоящее время как минимум на 3 метра ниже — различия, которые тщательно изучаются исследователями, стремящимися понять, как наш климат будет развиваться.

Но эта передышка ото льда, вероятно, окажется недолгой, по крайней мере, с геологической точки зрения.Несмотря на антропогенное воздействие на климат, цикл будет продолжать вращаться, тепличный период когда-нибудь подойдет к концу — и ледяные щиты снова опустятся.

Еще по этим темам:

Что вызывает ледниковый период и что произойдет, если Земля переживет еще один?

Ледниковые периоды не случаются в одночасье, хотя некоторые фильмы могут заставить нас поверить в это. Эти мифические события сформировали историю человечества, но что их вызывает, и может ли новый ледниковый период означать конец света в том виде, в каком мы его знаем?

Что такое ледниковый период?

Ключевые точки:

  • Последний ледниковый период был 12000 лет назад
  • В то время уровень моря был на 120 м ниже, чем сегодня
  • Начало ледникового периода связано с изменениями наклона и орбиты Земли
  • Земле предстоит еще один ледниковый период, но изменение климата делает его очень маловероятным.

Ледниковый период — это время, когда значительная часть земной воды скапливается на суше в континентальных ледниках.

Во время последнего ледникового периода, который закончился около 12000 лет назад, огромные массы льда покрыли огромные участки земли, на которых сейчас проживают миллионы людей.

Канада и север США были полностью покрыты льдом, как и вся северная Европа и северная Азия.

В настоящее время Земля находится в межледниковом периоде — коротком более теплом периоде между ледниковыми (или ледниковыми) периодами.

Земля чередовала длинные ледниковые периоды и более короткие межледниковые периоды около двух лет.6 миллионов лет.

В течение последнего миллиона лет или около того это происходило примерно каждые 100 000 лет — около 90 000 лет ледникового периода, за которым следует примерно 10 000-летний межледниковый период тепла.

Что вызывает ледниковый период?

Ледниковые периоды не возникают из ниоткуда — для начала ледникового периода требуются тысячи лет.

Ледниковый период начинается, когда летние температуры в северном полушарии не могут подниматься выше нуля в течение многих лет. Это означает, что зимний снегопад не тает, а вместо этого накапливается, сжимается и со временем начинает уплотняться или превращаться в ледяные щиты.

Через тысячи лет эти ледяные щиты начинают накапливаться — кажется, это происходит в северной Канаде, когда это происходит впервые — а затем они распространяются по северному полушарию.

«Это долгосрочная тенденция на протяжении тысячелетий к более холодному лету», — сказал доктор Стивен Фиппс, моделист ледяного покрова.

Доктор Фиппс также занимается моделированием климатических систем и палеоклиматологом в Университете Тасмании.

Начало ледникового периода связано с циклами Миланковича, когда регулярные изменения наклона Земли и орбиты объединяются, чтобы влиять на то, какие области на Земле получают больше или меньше солнечной радиации.

Когда все эти факторы совпадают, так что северное полушарие получает меньше солнечной радиации летом, может начаться ледниковый период.

Тенденция к более прохладному лету в северном полушарии вызывает ледниковый период. (Getty Images)

Неужели нам предстоит еще один ледниковый период?

Судя по предыдущим циклам, Земля, вероятно, сейчас вступит в ледниковый период. Фактически, условия начали приближаться к новому ледниковому периоду, по крайней мере, 6000 лет назад.

«Если вы посмотрите на то, что происходило до промышленной революции, летом в северном полушарии становилось все холоднее.По крайней мере, последние 6000 лет они становились все холоднее, поэтому мы определенно придерживались этой тенденции », — сказал доктор Фиппс.

Но сейчас эта тенденция полностью изменилась из-за выбросов парниковых газов, по словам доктора Фиппса. «Сейчас у нас нет шансов войти в ледниковый период, потому что парниковые газы, которые мы выбросили в атмосферу во время индустриальной эры, согрели землю».

Хотя ученые не могут сказать, что мы определенно предотвратили следующий ледниковый период, это определенно признал, что люди сыграли значительную роль.

Люди могли просто пройти пешком из Новой Гвинеи на материковую часть Австралии.

«На самом деле существует гипотеза, что это не просто индустриальное общество, но с тех пор, как люди начали заниматься крупномасштабным сельским хозяйством, по крайней мере, 5000 лет назад, например, выбросы метана с рисовых полей», — сказал доктор Фиппс.

«Так что, возможно, не только выбросы парниковых газов за последние 200 лет остановили нас в ледниковом периоде, но и выбросы парниковых газов за последние 5000 лет в совокупности помогли нам увести нас от следующего ледникового периода.»

Что было бы, если бы сегодня был ледниковый период?

Мы могли отложить наступление следующего ледникового периода на данный момент, но если бы наступил другой, это имело бы довольно большие последствия для человеческой цивилизации.

Кроме того, это будет намного холоднее, огромные регионы, где живут сотни миллионов людей, станут совершенно непригодными для проживания. Они будут покрыты толстыми ледяными щитами и будут подвержены суровому климату.

«Если предположить, что это было похоже на предыдущий, тогда Северная Америка будет покрыта льдом, вся северная Европа, вся северная Азия будет покрыта льдом », — сказал доктор Фиппс.

Будет намного меньше сельскохозяйственных земель, поэтому будет очень трудно поддерживать человеческое население, предупредил доктор Фиппс.

И физическая форма континентов будет выглядеть совершенно по-разному на всей планете.

Огромное падение уровня моря до 120 метров закроет морские каналы — Средиземное море, Торресов пролив, Бассов пролив и Берингов пролив — и создаст новые участки земли, которые можно будет использовать для жилья или сельского хозяйства.

Океанские порты больше не будут в океане, и всем, кто хочет видеть воду, придется перемещаться на большие расстояния.

За что мы должны благодарить последний ледниковый период …

Ледниковые периоды оказали огромное влияние на эволюцию человека.

Во время последнего ледникового периода, который длился примерно от 110 000 до 10 000 лет назад, более низкий уровень моря позволил людям перемещаться по всему миру.

«Берингова пролива не было, поэтому Северная Америка и Азия соединились, и именно так люди впервые переселились в Америку, они просто прошли по сухопутному мосту», — сказал доктор Фиппс.

Хотя между Азией и Австралией еще оставалась вода, потребовалось всего несколько коротких походов на каноэ, чтобы доставить первых людей в Австралазию.

«Они подошли бы к Новой Гвинее. Там не было пролива Торреса, чтобы люди могли просто пройти из Новой Гвинеи на материковую часть Австралии. И не было пролива Басса, чтобы люди могли пройти с материковой части Австралии до Тасмании, » он сказал.

Все расселение людей по миру за последние 100 000 лет стало возможным благодаря тому факту, что в то время мы находились в ледниковом периоде.

Более низкий уровень моря во время последнего ледникового периода облегчил людям миграцию по всему миру. (Getty Images)

Откуда мы знаем, что они случались в прошлом?

Это справедливый вопрос — откуда мы можем знать так много об этих крупных событиях в прошлом? У ученых есть множество методов, которые они используют.

Свидетельством недавнего ледникового периода являются изменения уровня моря в прошлом, которые можно увидеть, взглянув на коралловые рифы или современные ландшафты.

Четвертичное оледенение

  • По сравнению с условиями на Земле 20 000–30 000 лет назад мы явно не находимся в ледниковом периоде
  • Но с точки зрения долгой истории Земли мы фактически все еще находимся в период всеобъемлющего ледникового периода — известное как четвертичное оледенение, которое продолжалось последние 2 года.6 миллионов лет. На данный момент Земля находится в несколько более теплом периоде, межледниковье.
  • В истории Земли было по крайней мере четыре других всеобъемлющих ледниковых периода, самый древний из которых начался около 2400 миллионов лет назад.

«Вот как они впервые собрали воедино свидетельства ледниковых циклов. Глядя на кораллы и коралловые рифы, а также на свидетельства прошлых изменений уровня моря в тропиках, они увидели цикл изменения уровня моря», — сказал доктор Фиппс.

Записи кернов льда также предоставляют бесценную информацию об изменениях температуры и парниковых газов за последние 800 000 лет.

Но если вернуться в прошлое, свидетельства ледниковых периодов в последние десятки миллионов лет в основном наблюдаются в океанических отложениях.

«Если вы выйдете в открытый океан, вы можете пробурить керн сквозь отложения до дна океана, и это может вернуть вас на десятки миллионов лет назад», — сказал доктор Фиппс.

А для глубоких ледниковых периодов, которые произошли от десятков до сотен миллионов лет назад, ученые используют геологические данные, в которых история уровня моря и климата может быть раскрыта путем анализа горных пород разного возраста.

Хотите узнать больше о науке по всей азбуке?

Наука в вашем почтовом ящике

Получите все самые свежие научные истории со всех концов Азбуки.

что такое ледниковые периоды и как часто они случаются?

CC BY-ND

Объяснение климата — это результат сотрудничества The Conversation, Stuff и Новозеландского научного медиа-центра, цель которого — ответить на ваши вопросы об изменении климата.

Если у вас есть вопрос, на который вы хотите ответить экспертом, отправьте его в климат[email protected]


Что такое ледниковый период? Должны ли они длиться определенное количество времени для подсчета, как они менялись и сколько ледниковых периодов пережила Земля?

Как и в случае со многими определениями природных явлений, точное определение ледникового периода непросто.

Ледниковые периоды формируются в течение продолжительных периодов относительно более холодной Земли. Определение должно включать условие, что Земля достаточно холодна для постоянного образования льда.

Вторая часть определения ледникового периода — это конечный результат длительного похолодания. Ледниковые периоды приводят к развитию континентальных ледяных щитов в северном и южном полушариях и росту ледников в горных частях мира, таких как Гималаи, Альпы, Южные Альпы и Анды.

Третья часть определения включает время. Чтобы ледниковый период был зарегистрирован как значительный, он должен длиться геологически значимое количество времени.

Если мы объединим все эти факторы, то ледниковый период наступит в периоды продолжительного снижения температуры, в результате чего значительные площади будут покрыты льдом на протяжении миллионов, десятков или даже сотен миллионов лет.


Читать далее: Люди населяли Северную Америку в разгар последнего ледникового периода, но не процветали, пока не потеплел климат.


Вариации в ледниковом периоде

Ледниковые периоды не всегда холодные. В течение всего ледникового периода могут быть более холодные и теплые периоды. Более холодные периоды приводят к более обширным областям континентальных ледяных щитов, долинных ледников и морского льда, в то время как более теплые периоды приводят к уменьшению площадей льда.

Холодные периоды ледникового периода на Земле называются «стадиалами», а более теплые части ледникового периода — «межстадиалами». Ледниковый период заканчивается, когда Земля нагревается настолько, что ледяной покров отступит или полностью исчезнет.

Регионы на окраинах обширных ледниковых щитов и ледников испытывают похолодание до такой степени, что образуется неизменно холодная среда.

В регионах, близких к более крупным ледниковым покровам, большую часть года грунт остается мерзлым. Александр Рюмин \ ТАСС через Getty Images

Обычно земля промерзает большую часть года, вегетационный период короткий, и выживают только самые выносливые представители флоры и фауны.Российская тундра — пример такого пейзажа.

Эти среды называются «перигляциальными» и занимают области между относительно более теплыми, свободными ото льда регионами и постоянными ледяными полями.

Ледниковые периоды и климат Земли

Ледниковые периоды меняют климатические пояса Земли. Умеренные и тропические зоны ограничиваются нижними экваториальными широтами.

Вопрос, который следует из определения ледникового периода: насколько холодной должна стать Земля, чтобы его вызвать? Средняя глобальная температура на Земле сегодня составляет около 16 ℃.

Анализ косвенных данных о температуре (например, из моделирования изотопного состава глубоководных отложений) за последние 500 миллионов лет истории Земли показывает, что средние глобальные температуры колебались от -10 ℃ до + 30 ℃. Во время последнего ледникового максимума (стадион, 23 000–11 000 лет назад) средняя глобальная температура составляла около 8 ℃, а в полярных регионах средняя температура составляла -2 ℃. Безледные периоды за последние 500 миллионов лет соответствуют средней глобальной температуре выше 20 ℃.

Официального минимального периода времени для ледникового периода не существует. Некоторые более холодные периоды в исторические времена называются небольшими ледниковыми периодами, в том числе между 13 и 18 веками. Этот период характеризовался более длинной и холодной зимой и более коротким и прохладным летом. Реки в Западной Европе зимой регулярно замерзают. Потрясающие работы голландского художника Хендрика Аверкампа (1585–1634 гг. Н.э.) документируют аспекты этого периода.

«Зимний пейзаж с фигуристами» Хендрика Аверкампа (около 1608 г.).Sepia Times / Universal Images Group через Getty Images

Сколько ледниковых периодов пережила Земля?

Геологи соглашаются, что Земля пережила шесть крупных глобальных ледниковых периодов. Самый древний ледниковый период произошел около 2 900–2780 миллионов лет назад. Самый последний ледниковый период — это тот, который мы сейчас переживаем, поздний кайнозойско-четвертичный ледниковый период, который начался около 34 миллионов лет назад с оледенения Антарктиды.

Между этими двумя ледниковыми периодами другие ледниковые периоды произошли 2400-2100, 715-550, 450-420 и 360-260 миллионов лет назад.Эти шесть крупных ледниковых периодов длились от 300 до 30 миллионов лет соответственно.

Ледниковые периоды различаются по продолжительности, протяженности и экстремальным температурам. Самым обширным ледниковым периодом был период, называемый «Земля-снежок», когда геологи считают, что лед достиг экватора около 700 миллионов лет назад.


Читать далее: Последний ледниковый период говорит нам, почему нам нужно заботиться об изменении температуры на 2 ℃.


В другое время в ледниковые периоды (например, сегодня) лед в основном ограничен полярными регионами и более высокими горными цепями.Но в наибольшей степени нынешний ледниковый период образовал ледяные щиты на юге, вплоть до южных Великих озер в США и реки Темзы в Великобритании. Горные ледники также простирались намного дальше, а уровень моря был примерно на 120 метров ниже, чем сегодня.

Есть много факторов, вызывающих ледниковые периоды. К основным из них относятся вариации орбиты Земли, известные как циклы Миланковича, сокращение выбросов солнечной энергии, более низкие концентрации парниковых газов в атмосфере, вариации океанских течений, тектоническая активность, конфигурации континентов, периоды горообразования и глобальный вулканизм.

Неледниковый период | Earthdata

Оставшиеся ледяные щиты Земли устремляются в океан.

, Джейн Бейтлер,
, 20 ноября 2011 г.

Шестьсот пятьдесят тысяч лет назад мамонты и мастадоны скакали на равнинах Северной Америки, по краям массивного ледяного покрова толщиной почти две мили, местами размером с континент, покрывающего большую часть территории нынешней Канады и континента. верхняя часть Соединенных Штатов.

Земля нагрелась, и ледяные щиты отступили, так что теперь люди могут жить в местах, когда-то покрытых льдом, таких как Квебек и Чикаго.Правильно говоря, Земля пребывает в ледниковом периоде. Лед все еще остается толстым на поверхности Гренландии и Антарктиды, удерживая достаточно воды, чтобы поднять уровень моря на сотни футов; а в последние десятилетия ледяные щиты начали таять быстрее.

Подталкивает ли глобальное потепление Землю к безледниковому периоду? Ученые сомневаются в полном таянии в этом столетии, но полагают, что этого может быть достаточно, чтобы поднять уровень моря до трех футов. Всего лишь фут или два могли вывести миллионы прибрежных жителей на возвышенность. Более точная оценка возможности повышения уровня моря в результате таяния ледяного покрова даст низменным общинам по всему миру больше времени, чтобы понять, как адаптироваться.

Обледенение

Вода на Земле находится в жидкой форме в океане, озерах, реках и под землей, в форме влаги в воздухе и почве и в твердой форме в виде льда и снега. Общее количество воды на Земле более или менее постоянно. Вода может перераспределяться внутри Земли; вода, содержащаяся в массивных ледяных покровах на суше во время ледниковых периодов, происходила из океанов. В результате на пике ледникового периода уровень моря был на 400 футов ниже, чем сегодня.

Сегодня Земля переживает межледниковый период, относительно более теплый период нынешнего ледникового периода, но в последние десятилетия климат Земли стал теплее.В то время как прошлые сдвиги длились сотни или тысячи лет, сегодня люди могут видеть изменения в своей жизни. Только несколько градусов похолодания или потепления могут изменить баланс между ледниковым периодом и таянием льда, и начало этого таяния очевидно. Тед Скамбос, гляциолог из Национального центра данных по снегу и льду (NSIDC), сказал: «Исчезновение массы в Гренландии началось в наиболее вероятном месте — у южных выходов ледников, — а затем распространилось на остальную часть острова. В Антарктиде он начался в самой северной точке Антарктического полуострова и на побережье Западного антарктического ледникового щита, в заливе Пайн-Айленд.”

Изабелла Великогна, доцент Калифорнийского университета в Ирвине, сказала: «Трудно делать долгосрочные прогнозы, но мы видим, что ситуация быстро меняется». Вопросы накапливаются, как когда-то лед: как быстро он тает? Насколько поднимется уровень моря и когда? Что это будет значить для людей, живущих на низменных побережьях?

Таяние

То, что ученые знают о том, как эти ледяные щиты растут и сжимаются, было нелегко. Они протащили установленные на санях радары по огромному антарктическому континенту, чтобы исследовать его ледяной покров.Они установили датчики на ледниках, чтобы отслеживать их ледоход в сторону моря. Они разбили лагерь на ледяном покрове Гренландии, чтобы наблюдать, как талая вода стекает в глубокие дренажные отверстия, которые летом протыкают ледяной покров. Они прочесали спутниковые снимки на предмет изменения очертаний ледяных щитов и увидели внезапные обрушения шельфовых ледников, окаймляющих границы Антарктиды. В последние десятилетия они стали свидетелями явных признаков потепления, которых не было за последнюю тысячу или более лет.

Но поставить абсолютные числа на кубические футы льда на суше и на талую воду, текущую в океаны, — непростая задача.Это означало подсчитать количество льда, добавляемого в виде снегопада, и вычесть лед и талая вода, текущая в океан. Скамбос сказал: «У нас не было достаточно измерений накопления снега в Антарктиде, поэтому, когда более ранние модели оценивали массовый вклад в ледяной щит, они могли немного отклониться от середины ледяного покрова. Это может очень сильно сказаться на огромной площади ».

Ледники Гренландии и Антарктиды также быстро изменились за последние десятилетия. Большие ледяные шельфы, плавающие в океане перед выходными долинами, где ледники сбрасывают лед в океан, помогают замедлить ледники.Потепление последних десятилетий привело к разрушению и быстрому обрушению нескольких шельфовых ледников. «Когда ледники внезапно освободились от ворот, они начали скакать», — сказал Скамбос.

Новая информация поступила со спутника НАСА для измерения высоты льда, облаков и суши (ICESat), который использовал лазер для измерения высоты ледяного покрова. Запущенный в 2003 году, он давал более четкую картину толщины льда, когда он прекратил работу в 2010 году. НАСА выполнило серию миссий с датчиками на самолетах, названных Operation IceBridge, и запланировало вторую миссию ICESat в 2015 году.«IceBridge дает нам поперечный разрез ледников, галерею подробных описаний», — сказал Скамбос. Но общая картина все еще неуловима, и ледяные щиты не ждут.

Более быстрое изображение

В поисках дополнительных данных об изменениях Великогна и другие обратились к совсем другому источнику. «Спутники Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) взвешивают Землю каждые тридцать дней и смотрят, как изменяется масса», — сказал Великогна. «Мы можем видеть многие вещи, например, запасы воды на суше и сколько льда хранится на ледяных щитах.Вы можете видеть изменения массы от месяца к месяцу ».

GRACE, совместная миссия НАСА и Немецкого космического агентства, фактически не взвешивает Землю; он измеряет гравитацию Земли. Гравитация меняется с изменением массы: она немного меняется с широтой и высотой, а также с геологией, как более плотные скалы или горы. Два спутника GRACE вращаются в тандеме, измеряя микрометры изменения расстояния между ними, вызванного небольшими отклонениями силы тяжести.

Изменения положения воды или льда на поверхности Земли также вызывают колебания силы тяжести.GRACE улавливает гравитационный сигнал ледяных щитов, и ученые могут измерить, как этот сигнал меняется по мере их изменения. В 2009 году Velicogna выделила данные о гравитации для Гренландии и Антарктиды, превратив данные в измерения изменения массы. Она сравнивала массу от месяца к месяцу и из года в год с момента запуска спутников в 2002 году. Теперь у нее были данные о том, как она менялась — и изменение массы можно было преобразовать непосредственно в объем воды.

Хотя ученые подозревали, что ледяные щиты теряют свои позиции, скорость их удивила.Согласно данным GRACE, с 2002 по 2003 год Гренландия теряла в массе 137 миллиардов тонн или гигатонн в год (гигатонна равна весу примерно 142 миллионов африканских слонов). убытки увеличились до 286 гигатонн в год. Еще более поразительным было то, что потеря массы Антарктиды также резко ускорилась — со 104 гигатонн в год до 246 гигатонн в год.

Данные GRACE могут помочь сопоставить скорость понимания ученых с ускоряющейся скоростью изменения ледяного покрова.Великогна сказал: «Нам действительно нужен более длинный альбом. За последнее десятилетие мы добились невероятных улучшений в нашем понимании баланса массы Антарктики. До GRACE мы думали, что Антарктида наберет массу ». Более теплые температуры воздуха вызывают выпадение большего количества снега внутри Антарктиды, помогая ему набирать массу. Скамбос сказал: «Исследование Изабеллы с использованием данных GRACE и других исследований показывает, что увеличения количества снегопадов недостаточно, чтобы компенсировать потери на побережьях».

Ученые все еще работают над тем, чтобы определить скорость изменений, которые могут произойти в ближайшие десятилетия.Какой бы неровной ни была линия спуска, она направлена ​​вниз. Скамбос сказал: «Когда вышло ее исследование, и мы увидели тенденцию, это было неприятным сюрпризом. Он не будет идти по этой дороге медленно — он будет набирать скорость. Это никуда не денется ».

Береговые линии будущего

Как изменение уровня моря изменит наши побережья, тоже не проблема. Океан не похож на плоскую кастрюлю с водой, которая поднимается одинаково при добавлении воды. Великогна сказал: «Если вы возьмете лодку и плывете по океану, возьмете свой GPS и измерите высоту, вы увидите, что океан не плоский.Гравитационное притяжение формирует морскую поверхность. Если вы нальете в океан больше воды, она дойдет до самой низкой точки. Так что в некоторых местах уровень моря поднимется больше, чем в других. Вдобавок бывают волны и приливы ». Миллионы людей во всем мире живут в низинных дельтах, которые, по мнению ученых, в ближайшие десятилетия окажутся под водой.

«Мы должны подумать о том, что мы можем сделать, чтобы смягчить последствия изменений», — сказал Великогна. «Это произойдет не сегодня или завтра, но в конце концов. Если мы богатая страна, мы можем построить другой дом, но за это придется заплатить.Есть такие места, как Бангладеш, которые не так богаты ».

Изменится даже более благополучная экономика по мере того, как люди переезжают из низинных мест в более высокие. «Чтобы адаптироваться, нужно время», — сказала она. «Люди в таких местах, как Нидерланды, которые уже находятся ниже уровня моря, обеспокоены больше, чем люди в США»

В то время как будущее может вызывать затруднения, такие ученые, как Скамбос и Великогна, оптимистичны в отношении того, что научные знания помогут нам адаптироваться к новой эпохе с меньшими ледяными щитами и большими океанами.Великогна сказал: «Это отличное поле для работы, вот что я говорю студентам. Здорово, что у нас есть все эти спутниковые данные. Мы можем многому научиться ».

Список литературы

Изменение климата в прошлом и будущем: ледниковые периоды.

Хан, С. А., Дж. Вар, М. Бевис, И. Великогна и Э. Кендрик. 2010. Распространение потери массы льда на северо-запад Гренландии, наблюдаемое GRACE и GPS. Письма о геофизических исследованиях 37, L06501, DOI: 10.1029 / 2010gl042460.

Скамбос, Т.A., J. Bohlander, C. Shuman, P. Skvarca. 2004. Ускорение и истончение ледников после обрушения шельфового ледника в заливе Ларсен Б, Антарктида. Письма о геофизических исследованиях 31, DOI: 10.1029 / 2004GL020670.

Velicogna, I. 2009. GRACE обнаружил растущие темпы потери массы льда из ледяных щитов Гренландии и Антарктики. Письма о геофизических исследованиях 36, L19503, DOI: 10.1029 / 2009GL040222.

Для получения дополнительной информации

Центр распределенного активного архива физической океанографии НАСА (PO.DAAC)

Эксперимент по восстановлению гравитации и климату (GRACE) Tellus

Изабелла Великогна

Тед Скамбос

Краткие сведения о ледяном покрове

Об используемых данных дистанционного зондирования
Спутник Эксперимент по восстановлению гравитации и климату (GRACE)
Датчик Система ранжирования K-диапазона
Наборы данных Продукты уровня 2 GRACE
Разрешение 1 степень
Параметр Гравитационные поля
DAAC Центр распределенного активного архива физической океанографии НАСА (PO.DAAC)
В этом исследовании использовались решения GRACE для гравитационного поля, созданные в Центре космических исследований Техасского университета.

На фотографии в заголовке показана морская кромка шельфового ледника Ларсен B. (С любезного разрешения Т. Скамбос)

Исследования климата Южной Флориды

На протяжении большей части геологической истории Земли глобальная средняя температура была на 8–15 ° C выше, чем сегодня, когда полярные районы свободны ото льда.Эти относительно теплые периоды сменялись более прохладными периодами, называемыми ледниковыми периодами. Снижения средней глобальной температуры на 5 ° C может быть достаточно для начала ледникового периода. Термин «ледниковый период» вводит в заблуждение — «ледниковый период» на самом деле представляет собой длительный период похолодания климата, во время которого на континентах наблюдаются повторяющиеся оледенения (ледниковые периоды), перемежающиеся с межледниковыми периодами. Во время ледникового периода континентальные ледяные щиты, полярные ледяные щиты и альпийские ледники присутствуют или расширяются, иногда покрывая до 30% континентальной суши.В межледниковый период климат более теплый, ледники тают и отступают, а лед может покрывать менее 10% поверхности суши Земли. Во время ледникового периода климат колеблется между ледниковыми периодами, длящимися десятки тысяч лет, и более короткими межледниковыми периодами.

Несколько ледниковых периодов произошло за геологическую историю Земли, и есть свидетельства по крайней мере пяти крупных ледниковых периодов за последние 4,6 миллиарда лет. В следующей таблице показана обобщенная климатическая история Земли.

В докембрийскую и палеозойскую эры произошло четыре крупных ледниковых периода. Мезозойская эра охватывает период от 245 до 66 миллионов лет назад, и ее часто называют «эпохой динозавров». Эта эра была разделена на три периода, известных как триасовый, юрский и меловой периоды.В мезозойскую эру нет свидетельств крупного оледенения, отчасти из-за того, что большой суперконтинент Пангея находился ближе к экваториальному региону планеты. Некоторые части Пангеи простирались к Южному полюсу, но все еще оставались теплыми. Когда Пангея раскололась, и континенты приблизились к своему нынешнему положению, климат оставался теплым. Есть свидетельства того, что около 65 миллионов лет назад на Землю столкнулся гигантский астероид. Ученые считают, что это событие вызвало массовое вымирание динозавров, которые доминировали на Земле более 250 миллионов лет, и других форм жизни.

В эпоху позднего палеоцена Земля продолжала нагреваться. Огромное количество углекислого газа затопило океан и атмосферу, возможно, менее чем за 1000 лет, в результате чего глобальная средняя температура поднялась на 5–9 ° C (от 9 ° до 16 ° F). Это событие известно как палеоцен-эоценовый термальный максимум (ПЭТМ). За это время океан потеплел и стал более кислым. До сих пор неизвестно, откуда взялся весь углерод, но одна идея состоит в том, что гидраты метана, которые являются минералами в донных отложениях океана, стали нестабильными, выделяя огромное количество метана в воду и атмосферу.В Модуле 2 вы узнали, что метан является одним из основных парниковых газов.

Примерно 55 миллионов лет назад Земля вошла в длительную тенденцию к похолоданию, в основном из-за уменьшения концентрации углекислого газа в атмосфере. (В Модуле X вы узнаете больше о других причинах серьезных изменений климата.)

Последний ледниковый период начался около 2,75 миллиона лет назад.Это положило начало эпохе плейстоцена. Эта эпоха характеризуется периодами оледенения и более теплыми периодами или межледниковыми периодами. Общая температура упала на 4 ° C (7,2 ° F), и Земля вошла в ледниковый / межледниковый ряд, характерный для последних 2,75 миллиона лет. На следующем рисунке показана последовательность ледниковых и межледниковых периодов за последние 800 000 лет. Таким образом, в настоящее время Земля находится в межледниковом периоде последнего ледникового периода. Часто, когда вы слышите, что кто-то говорит о ледниковом периоде, они имеют в виду самый последний ледниковый период в рамках текущего ледникового периода, который начался 2.75 миллионов лет назад.


межледниковых периодов за последние 800000 лет

Вы, наверное, слышали, что на планете наблюдается тенденция к потеплению, но, как вы читали, за долгую геологическую историю Земли климат колебался много раз.Так как же узнать, наблюдается ли эта тенденция на самом деле, и если да, то насколько быстро она нагревается?

Чтобы узнать больше, перейдите к Расследованию в следующем разделе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *