KỶ BĂNG Hà Là Gì?

Send

Các nhà khoa học đã biết từ lâu rằng Trái đất trải qua các chu kỳ thay đổi khí hậu. Do thay đổi quỹ đạo Trái đất, các yếu tố địa chất và / hoặc thay đổi sản lượng Mặt trời, đôi khi Trái đất trải qua sự giảm đáng kể về nhiệt độ bề mặt và khí quyển. Điều này dẫn đến thời gian dài của băng hà, hay còn được gọi là thông tục hơn là một kỷ băng hà.

Các thời kỳ này được đặc trưng bởi sự tăng trưởng và mở rộng của các tảng băng trên bề mặt Trái đất, xảy ra cứ sau vài triệu năm. Theo định nghĩa, chúng ta vẫn đang ở kỷ băng hà vĩ đại cuối cùng - bắt đầu từ kỷ nguyên Pliocene muộn (khoảng 2,58 triệu năm trước) - và hiện đang trong thời kỳ liên kết, đặc trưng bởi sự rút lui của sông băng.

Định nghĩa:

Mặc dù thuật ngữ thời kỳ băng hà, đôi khi được sử dụng một cách tự do để chỉ các thời kỳ lạnh trong lịch sử Trái đất, điều này có xu hướng tin vào sự phức tạp của các thời kỳ băng hà. Định nghĩa chính xác nhất sẽ là kỷ băng hà là thời kỳ khi các tảng băng và sông băng mở rộng trên khắp hành tinh, tương ứng với sự sụt giảm đáng kể về nhiệt độ toàn cầu và có thể kéo dài hàng triệu năm.

Trong thời kỳ băng hà, có sự chênh lệch nhiệt độ đáng kể giữa xích đạo và cực, và nhiệt độ ở mực nước biển sâu cũng đã được chứng minh là giảm. Điều này cho phép các sông băng lớn (có thể so sánh với các lục địa) mở rộng, bao phủ phần lớn diện tích bề mặt của hành tinh. Kể từ kỷ nguyên tiền Cambri (khoảng 600 triệu năm trước), thời kỳ băng hà đã xảy ra ở các khoảng không gian rộng rãi khoảng 200 triệu năm.

Lịch sử học tập:

Nhà khoa học đầu tiên đưa ra giả thuyết về các thời kỳ băng hà trong quá khứ là kỹ sư và nhà địa lý học người Thụy Sĩ thế kỷ 18 Pierre Martel. Năm 1742, khi đến thăm một thung lũng núi cao, ông đã viết về sự phân tán của những tảng đá lớn trong sự hình thành thất thường, mà người dân địa phương gán cho các sông băng đã từng kéo dài hơn nữa. Những lời giải thích tương tự bắt đầu xuất hiện trong những thập kỷ tiếp theo cho các mô hình phân bố đá cuội tương tự ở các khu vực khác của thế giới.

Từ giữa thế kỷ 18 trở đi, các học giả châu Âu ngày càng bắt đầu coi băng như một phương tiện vận chuyển vật liệu đá. Điều này bao gồm sự hiện diện của những tảng đá ở các khu vực ven biển ở các quốc gia Baltic và bán đảo Scandinavi. Tuy nhiên, chính nhà địa chất người Đan Mạch - Na Uy Jens Esmark (1762 Lỗi1839) là người đầu tiên lập luận về sự tồn tại của một chuỗi các kỷ băng hà trên toàn thế giới.

Giả thuyết này đã được trình bày chi tiết trong một bài báo mà ông xuất bản năm 1824, trong đó ông đề xuất rằng những thay đổi trong khí hậu Trái đất (do những thay đổi trong quỹ đạo của nó) là nguyên nhân. Điều này đã được tiếp nối vào năm 1832 bởi nhà địa chất học và giáo sư lâm nghiệp người Đức Albrecht Reinhard Bernhardi suy đoán về cách các tảng băng cực có thể đã từng đi đến tận vùng ôn đới trên thế giới.

Đồng thời, nhà thực vật học người Đức Karl Friedrich Schimper và nhà sinh vật học người Mỹ gốc Thụy Sĩ Louis Agassiz bắt đầu phát triển độc lập lý thuyết của riêng họ về băng hà toàn cầu, dẫn đếnSchimper đưa ra thuật ngữ băng kỷ thời kỳ băng giá vào năm 1837. Vào cuối thế kỷ 19, lý thuyết kỷ băng hà dần dần bắt đầu đạt được sự chấp nhận rộng rãi đối với quan niệm rằng Trái đất nguội dần từ trạng thái nóng chảy ban đầu.

Đến thế kỷ 20, Milutin Milankovic của Serbia đã phát triển khái niệm về chu kỳ Milankovic, liên kết những thay đổi khí hậu dài hạn với những thay đổi định kỳ trong quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời. Điều này đưa ra một lời giải thích rõ ràng cho kỷ băng hà, và cho phép các nhà khoa học đưa ra dự đoán về việc khi nào những thay đổi đáng kể trong khí hậu Trái đất có thể xảy ra một lần nữa.

Bằng chứng cho thời kỳ băng hà:

Có ba dạng bằng chứng cho lý thuyết kỷ băng hà, bao gồm từ địa chất và hóa học đến cổ sinh vật học (tức là hồ sơ hóa thạch). Mỗi cái đều có những lợi ích và nhược điểm riêng, và đã giúp các nhà khoa học phát triển sự hiểu biết chung về ảnh hưởng của kỷ băng hà trong hồ sơ địa chất trong vài tỷ năm qua.

Địa chất học: Bằng chứng địa chất bao gồm cọ rửa và cào đá, thung lũng chạm khắc, sự hình thành các loại đường vân đặc biệt và sự lắng đọng của vật liệu không hợp nhất (moraines) và đá lớn trong sự hình thành thất thường. Mặc dù loại bằng chứng này là nguyên nhân dẫn đến lý thuyết kỷ băng hà ở nơi đầu tiên, nó vẫn giữ được tính khí.

Đối với một, các giai đoạn băng hà liên tiếp có tác động khác nhau đến một khu vực, có xu hướng làm biến dạng hoặc xóa bằng chứng địa chất theo thời gian. Ngoài ra, bằng chứng địa chất rất khó để xác định chính xác, gây ra vấn đề khi nhận được một đánh giá chính xác về thời gian băng hà và giữa các thời gian đã kéo dài.

Hóa chất: Điều này bao gồm phần lớn các biến thể về tỷ lệ đồng vị trong hóa thạch được phát hiện trong các mẫu trầm tích và đá. Đối với các thời kỳ băng hà gần đây, lõi băng được sử dụng để xây dựng một kỷ lục nhiệt độ toàn cầu, phần lớn là do sự có mặt của các đồng vị nặng hơn (dẫn đến nhiệt độ bay hơi cao hơn). Chúng thường chứa bọt khí, được kiểm tra để đánh giá thành phần của khí quyển vào thời điểm đó.

Hạn chế phát sinh từ các yếu tố khác nhau, tuy nhiên. Đầu tiên trong số này là các tỷ lệ đồng vị, có thể có tác động gây nhiễu cho việc hẹn hò chính xác. Nhưng theo như các giai đoạn băng hà và liên vùng gần đây nhất có liên quan (nghĩa là trong vài triệu năm qua), các mẫu lõi băng và trầm tích đại dương vẫn là dạng bằng chứng đáng tin cậy nhất.

Cổ sinh vật học: Bằng chứng này bao gồm những thay đổi trong phân bố địa lý của hóa thạch. Về cơ bản, các sinh vật phát triển mạnh trong điều kiện ấm hơn sẽ bị tuyệt chủng trong thời kỳ băng hà (hoặc bị hạn chế cao ở vĩ độ thấp), trong khi các sinh vật thích nghi lạnh phát triển mạnh ở cùng vĩ độ này. Ergo, lượng hóa thạch giảm ở vĩ độ cao là một dấu hiệu cho thấy sự lan rộng của các tảng băng.

Bằng chứng này cũng có thể khó diễn giải vì nó yêu cầu các hóa thạch có liên quan đến thời kỳ địa chất đang nghiên cứu. Nó cũng đòi hỏi các trầm tích trên phạm vi vĩ độ rộng và thời gian dài cho thấy mối tương quan rõ rệt (do sự thay đổi của lớp vỏ Trái đất theo thời gian). Ngoài ra, có nhiều sinh vật cổ đại đã cho thấy khả năng sống sót sau những thay đổi trong điều kiện hàng triệu năm.

Do đó, các nhà khoa học dựa vào cách tiếp cận kết hợp và nhiều dòng bằng chứng bất cứ khi nào có thể.

Nguyên nhân của thời kỳ băng hà:

Sự đồng thuận khoa học là một số yếu tố góp phần vào sự khởi đầu của kỷ băng hà. Chúng bao gồm những thay đổi trong quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời, chuyển động của các mảng kiến tạo, sự thay đổi trong sản lượng Mặt trời, thay đổi thành phần khí quyển, hoạt động của núi lửa và thậm chí là tác động của các thiên thạch lớn. Nhiều trong số này có liên quan đến nhau, và vai trò chính xác mà mỗi vở kịch là đối tượng để tranh luận.

Quỹ đạo trái đất: Về cơ bản, quỹ đạo Trái đất quanh Mặt trời có thể thay đổi theo chu kỳ theo thời gian, một hiện tượng còn được gọi là chu kỳ Milankovic (hay Milankovitch). Chúng được đặc trưng bởi sự thay đổi khoảng cách từ Mặt trời, phần trước của trục Trái đất và độ nghiêng thay đổi của trục Trái đất - tất cả đều dẫn đến sự phân phối lại ánh sáng mặt trời mà Trái đất nhận được.

Bằng chứng thuyết phục nhất cho việc buộc quỹ đạo Milankovic tương ứng với thời kỳ gần đây nhất (và được nghiên cứu) trong lịch sử Trái đất (trong khoảng 400.000 năm qua). Trong giai đoạn này, thời gian của các giai đoạn băng hà và liên vùng rất gần với những thay đổi trong các giai đoạn cưỡng bức quỹ đạo của Milankovic, đó là lời giải thích được chấp nhận rộng rãi nhất cho kỷ băng hà cuối cùng.

Mảng kiến tạo:Hồ sơ địa chất cho thấy mối tương quan rõ ràng giữa sự khởi đầu của kỷ băng hà và vị trí của các lục địa Trái đất. Trong những khoảng thời gian này, chúng ở những vị trí làm gián đoạn hoặc chặn dòng nước ấm đến các cực, do đó cho phép các tảng băng hình thành.

Điều này đến lượt nó làm tăng suất albedo của Earth, giúp giảm lượng năng lượng mặt trời được hấp thụ bởi bầu khí quyển và lớp vỏ Trái đất. Điều này dẫn đến một vòng phản hồi tích cực, trong đó sự tiến bộ của các tảng băng làm tăng thêm suất phản chiếu của Earth Earth và cho phép làm mát nhiều hơn và nhiều băng hơn. Điều này sẽ tiếp tục cho đến khi bắt đầu một hiệu ứng nhà kính kết thúc thời kỳ băng hà.

Dựa trên các kỷ băng hà trước đây, ba cấu hình đã được xác định có thể dẫn đến kỷ băng hà - một lục địa ngồi trên đỉnh Trái đất (như Nam Cực ngày nay); một vùng biển cực bị khóa đất (như Bắc Băng Dương ngày nay); và một siêu lục địa bao phủ hầu hết đường xích đạo (như Rodinia đã làm trong thời kỳ Cryogian).

Ngoài ra, một số nhà khoa học tin rằng chuỗi núi Hy Lạp - được hình thành từ 70 triệu năm trước - đã đóng một vai trò quan trọng trong kỷ băng hà gần đây nhất. Bằng cách tăng tổng lượng mưa Trái đất, nó cũng đã tăng tốc độ loại bỏ CO² khỏi khí quyển (do đó làm giảm hiệu ứng nhà kính). Sự tồn tại của nó cũng song song với việc giảm nhiệt độ trung bình Trái đất trong thời gian dài hơn 40 triệu năm qua.

Thành phần khí quyển: Có bằng chứng cho thấy mức độ khí nhà kính giảm theo sự tiến bộ của các tảng băng và tăng lên khi họ rút lui. Theo giả thuyết Trái đất của Quả cầu tuyết - trong đó băng hoàn toàn hoặc gần như bao phủ hành tinh ít nhất một lần trong quá khứ - kỷ băng hà của Proterozoi muộn đã kết thúc do sự gia tăng nồng độ CO² trong khí quyển, được cho là do núi lửa. phun trào.

Tuy nhiên, có những người cho rằng mức độ tăng carbon dioxide có thể đã phục vụ như một cơ chế phản hồi, chứ không phải là nguyên nhân. Ví dụ, vào năm 2009, một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã thực hiện một nghiên cứu - có tên là The The Glacial Maximum Maximum - chỉ ra rằng sự gia tăng bức xạ mặt trời (tức là năng lượng hấp thụ từ Mặt trời) đã tạo ra sự thay đổi ban đầu, trong khi khí nhà kính chiếm cường độ thay đổi.

Thời đại băng lớn:

Các nhà khoa học đã xác định rằng ít nhất năm kỷ băng hà lớn đã diễn ra trong lịch sử Trái đất. Chúng bao gồm Huronia, Cryogvian, Andean-Sahara, Karoo và kỷ băng hà Qauternary. Kỷ băng hà Huronia có niên đại từ thời Protzerozoi Eon đầu tiên, khoảng 2,4 đến 2,1 tỷ năm trước, dựa trên bằng chứng địa chất quan sát được ở phía bắc và đông bắc của hồ Huron (và tương quan với các mỏ được tìm thấy ở Michigan và Tây Úc).

Kỷ băng hà Cryogvian kéo dài từ khoảng 850 đến 630 triệu năm trước và có lẽ là nghiêm trọng nhất trong lịch sử Trái đất. Người ta tin rằng trong giai đoạn này, các tảng băng băng đã chạm tới đường xích đạo, do đó dẫn đến một kịch bản Trái đất tuyết ném bóng. Người ta cũng tin rằng đã kết thúc do sự gia tăng đột ngột của hoạt động núi lửa gây ra hiệu ứng nhà kính, mặc dù (như đã lưu ý) đây là chủ đề tranh luận.

Kỷ băng hà Andean-Sahara xảy ra vào cuối kỷ Ordovic và thời kỳ Silurian (khoảng 460 đến 420 triệu năm trước). Như tên cho thấy, bằng chứng ở đây dựa trên các mẫu địa chất lấy từ dãy núi Tassili n'Ajjer ở phía tây Sahara, và tương quan với bằng chứng thu được từ chuỗi núi Andean ở Nam Mỹ (cũng như bán đảo Ả Rập và phía nam Lưu vực sông Amazon).

Kỷ băng hà Karoo được cho là do sự tiến hóa của thực vật trên đất liền trong thời kỳ khởi đầu của thời kỳ Devonia (khoảng 360 đến 260 triệu năm trước), gây ra sự gia tăng lâu dài nồng độ oxy của hành tinh và giảm nồng độ CO² - dẫn đến toàn cầu làm mát. Nó được đặt tên theo các trầm tích trầm tích được phát hiện ở vùng Karoo của Nam Phi, với bằng chứng tương quan được tìm thấy ở Argentina.

Kỷ băng hà hiện tại, được gọi là sông băng Pliocene-Đệ tứ, bắt đầu khoảng 2,58 triệu năm trước vào cuối Pliocene, khi sự lan rộng của các dải băng ở Bắc bán cầu bắt đầu. Kể từ đó, thế giới đã trải qua một số thời kỳ băng hà và liên vùng, nơi các tảng băng tiến lên và rút lui trên quy mô thời gian từ 40.000 đến 100.000 năm.

Trái đất hiện đang trong thời kỳ liên kết và thời kỳ băng hà cuối cùng đã kết thúc khoảng 10.000 năm trước. Những gì còn sót lại của các dải băng lục địa từng trải dài trên toàn cầu giờ chỉ giới hạn ở Greenland và Nam Cực, cũng như các sông băng nhỏ hơn - giống như băng bao phủ đảo Baffin.

Biến đổi khí hậu do con người tạo ra:

Vai trò chính xác của tất cả các cơ chế mà kỷ băng hà được quy cho - tức là cưỡng bức quỹ đạo, cưỡng bức mặt trời, hoạt động địa chất và núi lửa - vẫn chưa được hiểu rõ. Tuy nhiên, do vai trò của carbon dioxide và các khí thải nhà kính khác, đã có rất nhiều mối quan tâm trong những thập kỷ gần đây về những tác động lâu dài của con người sẽ có trên hành tinh.

Ví dụ, trong ít nhất hai kỷ băng hà lớn, Thời đại băng Cryogvian và Karoo, tăng và giảm trong khí nhà kính trong khí quyển được cho là có vai trò chính. Trong tất cả các trường hợp khác, trong đó việc buộc quỹ đạo được cho là nguyên nhân chính khiến thời kỳ băng hà kết thúc, khí thải nhà kính tăng vẫn là nguyên nhân gây ra phản hồi tiêu cực dẫn đến nhiệt độ tăng cao hơn nữa.

Việc bổ sung CO2 bằng hoạt động của con người cũng đóng vai trò trực tiếp trong những thay đổi khí hậu đang diễn ra trên khắp thế giới. Hiện nay, việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch của con người tạo thành nguồn phát thải carbon dioxide lớn nhất (khoảng 90%) trên toàn thế giới, đây là một trong những khí nhà kính chính cho phép cưỡng bức bức xạ (hay còn gọi là Hiệu ứng nhà kính).

Năm 2013, Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia đã công bố rằng nồng độ CO² trong bầu khí quyển phía trên lần đầu tiên đạt 400 phần triệu (ppm) kể từ khi các phép đo bắt đầu vào thế kỷ 19. Dựa trên tốc độ phát thải hiện nay, NASA ước tính rằng mức carbon có thể đạt từ 550 đến 800 ppm trong thế kỷ tới.

Nếu kịch bản trước đây là trường hợp, NASA dự đoán nhiệt độ trung bình toàn cầu tăng 2,5 ° C (4,5 ° F), sẽ bền vững. Tuy nhiên, nếu kịch bản sau được chứng minh là đúng, nhiệt độ toàn cầu sẽ tăng trung bình 4,5 ° C (8 ° F), điều này sẽ khiến cuộc sống không thể đo lường được ở nhiều nơi trên hành tinh. Vì lý do này, các lựa chọn thay thế đang được tìm kiếm để phát triển và áp dụng thương mại rộng rãi.

Nhiều hơn một chút, theo một nghiên cứu năm 2012 được công bố trong Khoa học tự nhiên- có tiêu đề là Xác định chiều dài tự nhiên của liên vùng hiện tại - phát thải CO² của con người cũng được dự kiến sẽ trì hoãn kỷ băng hà tiếp theo. Sử dụng dữ liệu trên quỹ đạo Trái đất để tính toán độ dài của các giai đoạn giữa các nhóm, nhóm nghiên cứu đã kết luận rằng băng tiếp theo (dự kiến trong 1500 năm) sẽ yêu cầu mức CO² trong khí quyển duy trì dưới mức khoảng 240 ppm.

Tìm hiểu thêm về thời kỳ băng hà dài hơn cũng như các giai đoạn băng hà ngắn hơn diễn ra trong quá khứ Trái đất là bước quan trọng để tìm hiểu sự thay đổi của khí hậu Trái đất theo thời gian. Điều này đặc biệt quan trọng khi các nhà khoa học tìm cách xác định mức độ biến đổi khí hậu hiện đại do con người tạo ra và những biện pháp đối phó nào có thể được phát triển.

Chúng tôi đã viết nhiều bài viết về Kỷ băng hà cho Tạp chí Vũ trụ. Ở đây, một nghiên cứu mới tiết lộ kỷ băng hà nhỏ được điều khiển bởi núi lửa, tiểu hành tinh giết người đã đẩy hành tinh vào kỷ băng hà phải không?, Có phải Trái đất bị trượt?

Nếu bạn thích thêm thông tin về Trái đất, hãy xem Hướng dẫn khám phá hệ mặt trời của NASA trên Trái đất. Và ở đây, một liên kết đến Đài thiên văn Trái đất của NASA.

Chúng tôi cũng đã ghi lại một tập phim Thiên văn học đúc tất cả về hành tinh Trái đất. Nghe ở đây, Tập 51: Trái đất và Tập 308: Biến đổi khí hậu.

Nguồn: