Hãy tưởng tượng đường chân trời Chicago. Bây giờ tưởng tượng nó dưới gần 2 dặm (3 km) của băng. Đó là những gì phong cảnh trông giống như ở đỉnh cao của kỷ băng hà cuối cùng.
Trong phạm vi lịch sử địa chất gần đây của Trái đất, đây sẽ không phải là một cảnh tượng khác thường. Trong 2,6 triệu năm qua (hay còn gọi là Thời kỳ Đệ tứ), hành tinh này đã trải qua hơn 50 kỷ băng hà, với các thời kỳ liên vùng ấm hơn ở giữa.
Nhưng điều gì khiến các tảng băng và sông băng mở rộng định kỳ? Kỷ băng hà được thúc đẩy bởi một tập hợp các yếu tố phức tạp, liên kết với nhau, liên quan đến vị trí của Trái đất trong hệ mặt trời và nhiều ảnh hưởng cục bộ hơn, như mức độ carbon dioxide. Các nhà khoa học vẫn đang cố gắng hiểu hệ thống này hoạt động như thế nào, đặc biệt là vì biến đổi khí hậu do con người gây ra có thể đã phá vỡ chu kỳ vĩnh viễn.
Mãi đến vài thế kỷ trước, các nhà khoa học mới bắt đầu nhận ra những gợi ý về quá khứ đóng băng sâu. Vào giữa thế kỷ 19, nhà tự nhiên học người Mỹ gốc Thụy Sĩ Louis Agassiz đã ghi lại những dấu ấn mà các dòng sông băng đã để lại trên Trái đất, như những tảng đá ngoài địa điểm và những đống mảnh vụn khổng lồ, được gọi là moraines, mà ông nghi ngờ là sông băng cổ đại đã mang theo và đẩy qua khoảng cách xa.
Vào cuối thế kỷ 19, các nhà khoa học đã đặt tên cho bốn kỷ băng hà xảy ra trong Kỷ nguyên Pleistocene, tồn tại từ khoảng 2,6 triệu năm trước cho đến khoảng 11.700 năm trước. Tuy nhiên, phải đến hàng thập kỷ sau, các nhà nghiên cứu mới nhận ra rằng những thời kỳ lạnh giá này diễn ra đều đặn hơn nhiều.
Một bước đột phá lớn trong sự hiểu biết về chu kỳ kỷ băng hà xuất hiện vào những năm 1940, khi nhà vật lý thiên văn người Serbia Milutin Milankovitch đề xuất cái gọi là chu kỳ Milankovitch, hiểu biết về chuyển động của Trái đất vẫn được sử dụng để giải thích sự biến đổi khí hậu ngày nay.
Milankovitch đã phác thảo ba cách chính quỹ đạo của Trái đất thay đổi liên quan đến mặt trời, Mark Maslin, giáo sư cổ sinh vật học tại Đại học College London, nói với Live Science. Những yếu tố này quyết định lượng bức xạ mặt trời (nói cách khác là nhiệt) đến hành tinh này.
Đầu tiên, có hình dạng lập dị của quỹ đạo Trái đất quanh mặt trời, thay đổi từ gần tròn đến elip theo chu kỳ 96.000 năm. Maslin giải thích: "Lý do tại sao nó có độ phồng đó là vì Sao Mộc, chiếm 4% khối lượng của hệ mặt trời của chúng ta, có tác dụng hấp dẫn mạnh mẽ, làm dịch chuyển quỹ đạo Trái đất ra ngoài và sau đó quay trở lại".
Thứ hai, có độ nghiêng của Trái đất, đó là lý do chúng ta có các mùa. Trục xoay của Trái đất có nghĩa là một bán cầu luôn nghiêng về phía mặt trời (gây ra mùa đông) trong khi bên kia nghiêng về phía mặt trời (gây ra mùa hè). Góc nghiêng này thay đổi theo chu kỳ khoảng 41.000 năm, điều này thay đổi mức độ khắc nghiệt của các mùa, Maslin nói. "Nếu thẳng hơn, thì dĩ nhiên mùa hè sẽ bớt ấm hơn và mùa đông sẽ bớt lạnh hơn một chút."
Thứ ba, có sự chao đảo của trục nghiêng của Trái đất, chuyển động như thể nó là một đỉnh quay. "Điều gì xảy ra là, động lượng góc của Trái đất quay vòng rất nhanh mỗi ngày một lần khiến trục cũng chao đảo," Maslin nói. Sự chao đảo đó xảy ra theo chu kỳ 20.000 năm.
Milankovitch xác định rằng điều kiện quỹ đạo cho mùa hè mát mẻ là tiền thân đặc biệt quan trọng đối với kỷ băng hà. "Bạn sẽ luôn có băng vào mùa đông," Maslin nói. "Để xây dựng một kỷ băng hà, bạn cần phải có một phần băng đó tồn tại suốt mùa hè."
Nhưng, để chuyển sang thời kỳ băng hà, một mình hiện tượng quỹ đạo là không đủ. Nguyên nhân thực sự của một kỷ băng hà là phản hồi cơ bản trong hệ thống khí hậu, Maslin nói. Các nhà khoa học vẫn đang trêu chọc làm thế nào các yếu tố môi trường khác nhau ảnh hưởng đến băng và khử, nhưng nghiên cứu gần đây cho thấy mức khí nhà kính trong khí quyển đóng một vai trò quan trọng.
Chẳng hạn, các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu tác động khí hậu Potsdam (PIK) ở Đức đã chỉ ra rằng các phần tử của thời kỳ băng hà trước đây được kích hoạt chủ yếu bằng cách giảm lượng carbon dioxide và sự gia tăng đáng kể lượng carbon dioxide trong khí quyển, vì con người- gây ra khí thải, có khả năng ngăn chặn sự khởi đầu của kỷ băng hà tiếp theo trong tới 100.000 năm.
"Giống như không có lực lượng nào khác trên hành tinh, kỷ băng hà đã định hình môi trường toàn cầu và từ đó quyết định sự phát triển của nền văn minh nhân loại", Hans Joachim Schellnhuber, lúc đó là giám đốc của PIK và là đồng tác giả của một trong những nghiên cứu đó, cho biết trong một tuyên bố. vào năm 2016. "Chẳng hạn, chúng ta nợ đất màu mỡ của chúng ta vào kỷ băng hà cuối cùng cũng khắc họa cảnh quan ngày nay, để lại sông băng và sông, tạo thành vịnh hẹp, moraines và hồ. Tuy nhiên, ngày nay, loài người phát thải từ nhiên liệu hóa thạch quyết định sự phát triển trong tương lai của hành tinh. "
