لقد عرف العلماء لبعض الوقت أن الأرض تمر بدورات من التغير المناخي. بسبب التغيرات في مدار الأرض ، والعوامل الجيولوجية ، و / أو التغيرات في ناتج الطاقة الشمسية ، تتعرض الأرض أحيانًا لانخفاضات كبيرة في درجات حرارة سطحها وغلافها الجوي. ينتج عن هذا فترات طويلة الأمد من التجلد ، أو ما يُعرف أكثر بالعامية باسم 'العصر الجليدي'.
تتميز هذه الفترات بنمو وتوسع الصفائح الجليدية عبر سطح الأرض ، والتي تحدث كل بضعة ملايين من السنين. حسب التعريف ، ما زلنا في العصر الجليدي العظيم الأخير - الذي بدأ خلال أواخر عصر البليوسين (حوالي 2.58 مليون سنة) - ونعيش حاليًا في فترة ما بين الجليدية ، تتميز بانحسار الأنهار الجليدية.
تعريف:
في حين أن مصطلح 'العصر الجليدي' يُستخدم أحيانًا بشكل متحرر للإشارة إلى الفترات الباردة في تاريخ الأرض ، فإن هذا يميل إلى دحض تعقيد الفترات الجليدية. قد يكون التعريف الأكثر دقة هو أن العصور الجليدية هي فترات تتوسع فيها الصفائح الجليدية والأنهار الجليدية عبر الكوكب ، والتي تتوافق مع انخفاضات كبيرة في درجات الحرارة العالمية ويمكن أن تستمر لملايين السنين.
الغطاء الجليدي في أنتاركتيكا ، والذي امتد خلال العصر الجليدي الأخير. الائتمان: ويكيبيديا كومنز / ستيفن هدسون
خلال العصر الجليدي ، توجد اختلافات كبيرة في درجات الحرارة بين خط الاستواء والقطبين ، كما تبين أيضًا انخفاض درجات الحرارة عند مستويات أعماق البحار. هذا يسمح للأنهار الجليدية الكبيرة (التي يمكن مقارنتها بالقارات) بالتوسع ، وتغطي معظم مساحة سطح الكوكب. منذ عصر ما قبل الكمبري (حوالي 600 مليون سنة) ، حدثت العصور الجليدية على مسافات واسعة في الفضاء حوالي 200 مليون سنة.
تاريخ الدراسة:
كان أول عالم وضع نظريات حول الفترات الجليدية الماضية المهندس والجغرافي السويسري بيير مارتل في القرن الثامن عشر. في عام 1742 ، أثناء زيارته لوادي جبال الألب ، كتب عن تشتت الصخور الكبيرة في تكوينات غير منتظمة ، والتي عزاها السكان المحليون إلى امتداد الأنهار الجليدية إلى أبعد من ذلك بكثير. بدأت تفسيرات مماثلة في الظهور في العقود التالية لأنماط مماثلة لتوزيع الصخور في أجزاء أخرى من العالم.
منذ منتصف القرن الثامن عشر فصاعدًا ، بدأ العلماء الأوروبيون بشكل متزايد في التفكير في الجليد كوسيلة لنقل المواد الصخرية. وشمل ذلك وجود الصخور في المناطق الساحلية في دول البلطيق وشبه الجزيرة الاسكندنافية. ومع ذلك ، كان الجيولوجي الدنماركي النرويجي ينس إيسمارك (1762–1839) هو أول من ناقش وجود سلسلة من العصور الجليدية العالمية.
تم تفصيل هذه النظرية في ورقة نشرها في عام 1824 ، والتي اقترح فيها أن التغيرات في مناخ الأرض (والتي كانت بسبب التغيرات في مدارها) كانت مسؤولة. تبع ذلك في عام 1832 الجيولوجي الألماني وأستاذ الغابات ألبريشت راينهارد برناردي ، وهو يتكهن حول كيفية وصول القمم الجليدية القطبية إلى المناطق المعتدلة في العالم.
إطلالة على Grinnell Glacier في حديقة Glacier National Park ، مونتانا. الائتمان: USGS
في الوقت نفسه ، بدأ عالم النبات الألماني كارل فريدريش شيمبر وعالم الأحياء السويسري الأمريكي لويس أغاسيز بشكل مستقل في تطوير نظريتهما الخاصة حول التجلد العالمي ، مما أدى إلى قيام شيمبر بصياغة مصطلح 'العصر الجليدي' في عام 1837. وبحلول أواخر القرن التاسع عشر ، بدأت نظرية العصر الجليدي تدريجيًا بدأ يكتسب قبولًا واسع النطاق لفكرة أن الأرض تبرد تدريجيًا من حالتها الأصلية المنصهرة.
بحلول القرن العشرين ، طور الموسوعي الصربي ميلوتين ميلانكوفيتش مفهومه عن دورات ميلانكوفيتش ، والذي ربط التغيرات المناخية طويلة المدى بالتغيرات الدورية في مدار الأرض حول الشمس. قدم هذا تفسيرًا يمكن إثباته للعصور الجليدية ، وسمح للعلماء بعمل تنبؤات حول متى قد تحدث تغيرات مهمة في مناخ الأرض مرة أخرى.
دليل على العصور الجليدية:
هناك ثلاثة أشكال من الأدلة لنظرية العصر الجليدي ، والتي تتراوح من الجيولوجي والكيميائي إلى علم الأحافير (أي السجل الأحفوري). لكل منها فوائده وعيوبه الخاصة ، وقد ساعد العلماء على تطوير فهم عام لتأثير العصور الجليدية على السجل الجيولوجي خلال المليارات القليلة الماضية.
الجيولوجي:تشمل الأدلة الجيولوجية تجريف الصخور وخدشها ، والوديان المنحوتة ، وتشكيل أنواع غريبة من التلال ، وترسب المواد غير المتماسكة (موراينز) والصخور الكبيرة في تكوينات غير منتظمة. في حين أن هذا النوع من الأدلة هو ما أدى إلى نظرية العصر الجليدي في المقام الأول ، إلا أنها تظل مزاجية.
أولاً ، فترات التجلد المتتالية لها تأثيرات مختلفة على منطقة ما ، والتي تميل إلى تشويه أو محو الأدلة الجيولوجية بمرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، من الصعب تحديد التاريخ الدقيق للأدلة الجيولوجية ، مما يتسبب في حدوث مشكلات عندما يتعلق الأمر بالحصول على تقييم دقيق لمدى استمرار العصر الجليدي والفترات الجليدية.
أحجار جانبية على شكل حدوة حصان على حافة قبعة بيني الجليدية في جزيرة بافين ، نونافوت ، كندا. الركام الجانبي عبارة عن تراكمات من الحطام على طول جوانب نهر جليدي تكونت من مادة تتساقط من جدار الوادي. الائتمان: ناسا / مايكل ستودينجر
المواد الكيميائية:يتكون هذا إلى حد كبير من الاختلافات في نسب النظائر في الأحافير المكتشفة في عينات الرواسب والصخور. بالنسبة للفترات الجليدية الحديثة ، تُستخدم لب الجليد لإنشاء سجل درجات الحرارة العالمية ، إلى حد كبير من وجود نظائر أثقل (مما يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة التبخر). غالبًا ما تحتوي على فقاعات من الهواء أيضًا ، والتي يتم فحصها لتقييم تكوين الغلاف الجوي في ذلك الوقت.
تنشأ القيود من عوامل مختلفة ، ومع ذلك. وعلى رأسها النسب النظيرية ، والتي يمكن أن يكون لها تأثير مربك على التأريخ الدقيق. ولكن فيما يتعلق بأحدث الفترات الجليدية والفترات ما بين الجليدية (أي خلال الملايين القليلة الماضية) ، تظل عينات قلب الجليد ورواسب المحيطات هي أكثر أشكال الأدلة الموثوقة.
الحفريات:يتكون هذا الدليل من تغييرات في التوزيع الجغرافي للحفريات. بشكل أساسي ، الكائنات الحية التي تزدهر في ظروف أكثر دفئًا تنقرض خلال الفترات الجليدية (أو تصبح مقيدة بشدة في خطوط العرض المنخفضة) ، بينما تزدهر الكائنات المتكيفة مع البرودة في نفس خطوط العرض. إرجو ، الكميات المنخفضة من الحفريات في خطوط العرض العليا هي مؤشر على انتشار الصفائح الجليدية الجليدية.
قد يكون من الصعب تفسير هذا الدليل لأنه يتطلب أن تكون الحفريات ذات صلة بالفترة الجيولوجية قيد الدراسة. يتطلب أيضًا أن تظهر الرواسب على نطاقات واسعة من خطوط العرض وفترات طويلة من الزمن ارتباطًا واضحًا (بسبب التغيرات في قشرة الأرض بمرور الوقت). بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من الكائنات الحية القديمة التي أظهرت القدرة على البقاء على قيد الحياة التغيرات في الظروف لملايين السنين.
نتيجة لذلك ، يعتمد العلماء على نهج مشترك وخطوط متعددة من الأدلة حيثما أمكن ذلك.
تتميز العصور الجليدية بانخفاض متوسط درجات الحرارة العالمية ، مما أدى إلى توسع الصفائح الجليدية على مستوى العالم. الائتمان: ناسا
أسباب العصور الجليدية:
الإجماع العلمي هو أن عدة عوامل تساهم في ظهور العصور الجليدية. وتشمل هذه التغييرات في مدار الأرض حول الشمس ، وحركة الصفائح التكتونية ، والتغيرات في ناتج الطاقة الشمسية ، والتغيرات في تكوين الغلاف الجوي ، والنشاط البركاني ، وحتى تأثير النيازك الكبيرة. العديد من هؤلاء مترابطون ، والدور الدقيق الذي تلعبه كل مسرحية يخضع للنقاش.
مدار الأرض:بشكل أساسي ، يخضع مدار الأرض حول الشمس للتغيرات الدورية بمرور الوقت ، وهي ظاهرة تُعرف أيضًا باسم دورات ميلانكوفيتش (أو ميلانكوفيتش). تتميز هذه بتغير المسافات من الشمس ، ودوران محور الأرض ، والميل المتغير لمحور الأرض - وكل ذلك يؤدي إلى إعادة توزيع ضوء الشمس الذي تتلقاه الأرض.
يتوافق الدليل الأكثر إقناعًا على التأثير المداري لميلانكوفيتش بشكل وثيق مع أحدث فترة (ودُرست) في تاريخ الأرض (حوالي 400000 سنة الماضية). خلال هذه الفترة ، كان توقيت الفترات الجليدية والفترات الجليدية قريبًا جدًا من التغيرات في فترات التأثير المداري لميلانكوفيتش ، وهو التفسير الأكثر قبولًا على نطاق واسع للعصر الجليدي الأخير.
الصفائح التكتونية:يُظهر السجل الجيولوجي ارتباطًا واضحًا بين بداية العصور الجليدية ومواقع قارات الأرض. خلال هذه الفترات ، كانوا في أوضاع تعطل أو تمنع تدفق الماء الدافئ إلى القطبين ، مما يسمح بتكوين الصفائح الجليدية.
الصفائح التكتونية للأرض. الائتمان: msnucleus.org
أدى هذا بدوره إلى زيادة بياض الأرض ، مما يقلل من كمية الطاقة الشمسية التي يمتصها الغلاف الجوي للأرض والقشرة. نتج عن ذلك حلقة تغذية مرتدة إيجابية ، حيث أدى تقدم الصفائح الجليدية إلى زيادة البياض الأرضي وسمح بمزيد من التبريد والمزيد من التجلد. سيستمر هذا حتى بداية تأثير الاحتباس الحراري ينهي فترة التجلد.
استنادًا إلى العصور الجليدية الماضية ، تم تحديد ثلاثة تكوينات يمكن أن تؤدي إلى عصر جليدي - قارة تقع فوق قطب الأرض (كما تفعل أنتاركتيكا اليوم) ؛ بحر قطبي غير ساحلي (كما هو الحال اليوم في المحيط المتجمد الشمالي) ؛ وقارة عظمى تغطي معظم خط الاستواء (كما فعلت Rodinia خلال فترة Cryogenian).
بالإضافة إلى ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن سلسلة جبال الهيمالايا - التي تشكلت قبل 70 مليون سنة - لعبت دورًا رئيسيًا في العصر الجليدي الأخير. من خلال زيادة إجمالي هطول الأمطار على الأرض ، فقد أدى أيضًا إلى زيادة معدل إزالة ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي (وبالتالي تقليل تأثير الاحتباس الحراري). وقد تزامن وجوده أيضًا مع الانخفاض طويل الأمد في متوسط درجة حرارة الأرض على مدار الأربعين مليون سنة الماضية.
تكوين الغلاف الجوي:هناك أدلة على أن مستويات غازات الدفيئة تنخفض مع تقدم الصفائح الجليدية وترتفع مع تراجعها. وفقا ل ' كرة الثلج الأرض 'الفرضية - التي غطى فيها الجليد الكوكب بالكامل أو تقريبًا تقريبًا مرة واحدة على الأقل في الماضي - انتهى العصر الجليدي في أواخر العصر البروتيروزويك بزيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، والتي تُعزى إلى الانفجارات البركانية.
صورة لحقل هاردينغ الجليدي في شبه جزيرة كيناي في ألاسكا. الائتمان: US Fish and Wildlife Service
ومع ذلك ، هناك من يقترح أن زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون ربما كانت بمثابة آلية للتغذية المرتدة ، وليس السبب. على سبيل المثال ، في عام 2009 ، أنتج فريق دولي من العلماء دراسة بعنوان 'The Last Glacial Maximum' - أشارت إلى أن الزيادة في الإشعاع الشمسي (أي الطاقة الممتصة من الشمس) قدمت التغيير الأولي ، في حين أن غازات الدفيئة كانت مسؤولة عن حجم التغيير.
العصور الجليدية الرئيسية:
قرر العلماء أن ما لا يقل عن خمسة عصور جليدية رئيسية حدثت في تاريخ الأرض. وتشمل هذه العصور الجليدية Huronian و Cryogenian و Andean-Saharan و Karoo و Qauternary الجليدية. يرجع تاريخ العصر الجليدي الهوروني إلى أوائل العصر البروتزروزوي ، منذ ما يقرب من 2.4 إلى 2.1 مليار سنة ، بناءً على الأدلة الجيولوجية التي لوحظت في شمال وشمال شرق بحيرة هورون (والمرتبطة بالودائع الموجودة في ميشيغان وأستراليا الغربية).
استمر العصر الجليدي المبرد منذ ما يقرب من 850 إلى 630 مليون سنة ، وربما كان الأكثر خطورة في تاريخ الأرض. يُعتقد أنه خلال هذه الفترة ، وصلت الصفائح الجليدية الجليدية إلى خط الاستواء ، مما أدى إلى سيناريو 'كرة الثلج الأرضية'. يُعتقد أيضًا أنه انتهى بسبب الزيادة المفاجئة في النشاط البركاني الذي تسبب في تأثير الاحتباس الحراري ، على الرغم من (كما لوحظ) هذا موضوع للنقاش.
حدث العصر الجليدي في جبال الأنديز والصحراء خلال العصر الأوردوفيشي المتأخر والعصر السيلوري (ما يقرب من 460 إلى 420 مليون سنة مضت). كما يوحي الاسم ، فإن الدليل هنا يستند إلى عينات جيولوجية مأخوذة من سلسلة جبال تاسيلي ناجر في الصحراء الغربية ، ومرتبطة بالأدلة التي تم الحصول عليها من سلسلة جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية (وكذلك شبه الجزيرة العربية والجنوب) حوض الأمازون).
جليد عائم في مقدمة العجول لنهر Kangerdlugssuaq الجليدي في جرينلاند ، تم تصويره في عام 2011 أثناء عملية IceBridge. الائتمان: ناسا / مايكل ستودينجر
يُعزى العصر الجليدي Karoo إلى تطور النباتات البرية خلال بداية العصر الديفوني (حوالي 360 إلى 260 مليون سنة) مما تسبب في زيادة طويلة الأجل في مستويات الأكسجين الكوكبي وانخفاض مستويات ثاني أكسيد الكربون - مما أدى إلى عالمية تبريد. تمت تسميته على اسم الرواسب الرسوبية التي تم اكتشافها في منطقة كارو بجنوب إفريقيا ، مع وجود أدلة مرتبطة موجودة في الأرجنتين.
بدأ العصر الجليدي الحالي ، المعروف باسم التجلد البليوسيني الرباعي ، منذ حوالي 2.58 مليون سنة خلال أواخر العصر الجليدي ، عندما بدأ انتشار الصفائح الجليدية في نصف الكرة الشمالي. منذ ذلك الحين ، شهد العالم العديد من الفترات الجليدية والجليدية ، حيث تتقدم الصفائح الجليدية وتتراجع في نطاقات زمنية تتراوح من 40.000 إلى 100.000 سنة.
تقع الأرض حاليًا في فترة ما بين العصر الجليدي ، وانتهت آخر فترة جليدية منذ حوالي 10000 عام. ما تبقى من الصفائح الجليدية القارية التي امتدت في السابق عبر العالم يقتصر الآن على جرينلاند وأنتاركتيكا ، وكذلك الأنهار الجليدية الأصغر - مثل تلك التي تغطي جزيرة بافين.
تغير المناخ البشري المنشأ:
الدور الدقيق الذي تلعبه جميع الآليات التي تُنسب إليها العصور الجليدية - مثل التأثير المداري والتأثير الشمسي والنشاط الجيولوجي والبركاني - لم يتم فهمه بالكامل بعد. ومع ذلك ، نظرًا لدور ثاني أكسيد الكربون وانبعاثات غازات الدفيئة الأخرى ، كان هناك قدر كبير من القلق في العقود الأخيرة بشأن الآثار طويلة المدى للنشاط البشري على الكوكب.
على سبيل المثال ، في عصرين جليديين رئيسيين على الأقل ، العصر المبرد وعصر كارو الجليدي ، يُعتقد أن الزيادة والنقصان في غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي لعبت دورًا رئيسيًا. في جميع الحالات الأخرى ، حيث يُعتقد أن التأثير المداري هو السبب الرئيسي لانتهاء العصر الجليدي ، كانت انبعاثات غازات الاحتباس الحراري المتزايدة مسؤولة عن ردود الفعل السلبية التي أدت إلى زيادات أكبر في درجة الحرارة.
كما لعبت إضافة نشاط الإنسان لثاني أكسيد الكربون دورًا مباشرًا في التغيرات المناخية التي تحدث في جميع أنحاء العالم. في الوقت الحالي ، يشكل حرق الوقود الأحفوري من قبل البشر أكبر مصدر لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون (حوالي 90٪) في جميع أنحاء العالم ، وهو أحد الغازات الدفيئة الرئيسية التي تسمح بالتأثير الإشعاعي (المعروف أيضًا باسم تأثير الاحتباس الحراري).
في عام 2013 ، أعلنت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي أن مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي العلوي وصلت 400 جزء في المليون (جزء في المليون) لأول مرة منذ أن بدأت القياسات في القرن التاسع عشر. بناءً على المعدل الحالي الذي تتزايد به الانبعاثات ، تقديرات ناسا أن مستويات الكربون يمكن أن تصل إلى ما بين 550 إلى 800 جزء في المليون في القرن المقبل.
إذا كان السيناريو الأول هو الحال ، تتوقع وكالة ناسا ارتفاعًا بمقدار 2.5 درجة مئوية (4.5 درجة فهرنهايت) في متوسط درجات الحرارة العالمية ، وهو ما سيكون مستدامًا. ومع ذلك ، إذا ثبت أن السيناريو الأخير هو الحال ، فسترتفع درجات الحرارة العالمية بمتوسط 4.5 درجة مئوية (8 درجات فهرنهايت) ، مما يجعل الحياة لا يمكن تحملها في أجزاء كثيرة من الكوكب. لهذا السبب ، يجري البحث عن بدائل من أجل التنمية والتبني التجاري على نطاق واسع.
علاوة على ذلك ، وفقًا لدراسة بحثية نُشرت في عام 2012 فيعلوم الأرض الطبيعية- بعنوان ' تحديد الطول الطبيعي للتيار بين العصر الجليدي '- من المتوقع أيضًا أن تؤدي الانبعاثات البشرية لثاني أكسيد الكربون إلى تأجيل العصر الجليدي المقبل. باستخدام بيانات حول مدار الأرض لحساب طول الفترات بين العصر الجليدي ، خلص فريق البحث إلى أن الجليد التالي (المتوقع في 1500 سنة) سيتطلب مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي أن تظل أقل من 240 جزء في المليون.
يعد التعرف على المزيد حول العصور الجليدية الأطول بالإضافة إلى الفترات الجليدية الأقصر التي حدثت في ماضي الأرض خطوة مهمة نحو فهم كيفية تغير مناخ الأرض بمرور الوقت. هذا مهم بشكل خاص حيث يسعى العلماء إلى تحديد مقدار تغير المناخ الحديث من صنع الإنسان ، وما هي التدابير المضادة الممكنة التي يمكن تطويرها.
لقد كتبنا العديد من المقالات حول العصر الجليدي للكون اليوم. هنا دراسة جديدة تكشف عن القليل من العصر الجليدي مدفوعًا بالبراكين و هل قاد كويكب قاتل الكوكب إلى العصر الجليدي؟ و هل كانت هناك أرض كرة صلبة؟ ، و هل المريخ يخرج من العصر الجليدي؟
إذا كنت ترغب في الحصول على مزيد من المعلومات على الأرض ، فتحقق دليل ناسا لاستكشاف النظام الشمسي على الأرض . وهنا رابط مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا .
لقد سجلنا أيضًا حلقة من برنامج Astronomy Cast كل شيء عن كوكب الأرض. استمع هنا، الحلقة 51: الأرض و الحلقة 308 .
مصدر: