Ледниковые эры в истории Земли
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).
В истории Земли известны следующие ледниковые эры:
- Канадская ледниковая эра — 2,5–2,2 млрд лет назад, в начале ранней, палеопротерозойской части протерозойской геологической эры.
- Африканская ледниковая эра — 900–590 млн лет назад, в Позднепротерозойской части протерозойской геологической эры.
- Гондванская ледниковая эра — 380–240 млн лет назад, во время Палеозойской геологической эры.
- Лавразийская ледниковая эра — 20–30 млн лет назад — настоящее время, в конце Кайнозойской геологической эры.
Причины оледенений
В науке существуют различные теории о причинах оледенений:
- Замечено, что все великие оледенения совпадали с крупнейшими горообразовательными эпохами, когда рельеф земной поверхности был наиболее контрастным и площадь морей уменьшалась. В этих условиях колебания климата стали более резкими. Однако средние высоты гор сейчас не меньше, а может быть, даже больше тех, какие были во время оледенений, тем не менее, сейчас площадь ледников относительно невелика.
- Изучение современной и древней вулканической деятельности позволило вулканологу И. В. Мелекесцеву связать оледенения с увеличением интенсивности вулканизма. До настоящего времени большинством исследователей роль вулканизма в проявлении оледенений преуменьшалась. Однако не следует и преувеличивать значение этого фактора. Хорошо известно, что в позднемеловую эпоху и в палеогене не существовало сколько-нибудь значительных ледников, хотя в то время были сформированы колоссальные покровы из вулканического материала вокруг Тихого океана.
- Некоторые гипотезы предполагали периодические изменения светимости Солнца, однако по мере развития астрофизики от них пришлось отказаться: ни теоретические расчеты, ни результаты наблюдений не давали оснований для таких предположений. Американский физик Роберт Эрлих создал компьютерную модель поведения солнечной плазмы на основе гипотезы венгерского теоретика Аттилы Грандпьера, предположившего существование внутри Солнца «резонансных диффузионных волн» своеобразного механизма самоусиления флуктуации, приводящего к заметным изменениям температуры плазмы, а, следовательно, и светимости Солнца. В модели Эрлиха получалось, что такие колебания имеют выраженную периодичность, хорошо совпадающую с периодичностью наступления-отступления ледников.
- Еще в XIX веке Луи Агассис, Альфонс Жозеф Адемар, Джеймс Кролл и другие выдвигали идеи о том, что изменение параметров орбиты Земли и оси ее вращения может приводить к изменению количества тепла Солнца, которое поступает на поверхность Земли на разных ее широтах. К концу XIX века развитие небесной механики позволило рассчитать изменения орбитальных и вращательных характеристик Земли, и в начале XX века Милутин Миланкович завершил создание астрономической теории ледниковых периодов (циклы Миланковича).
- Существует гипотеза, согласно которой наступление ледника вызывается не похолоданием, а потеплением глобального климата. Модель, предложенная в 1956 году американскими геофизиками Морисом Юингом и Уильямом Донном, предусматривает, что время роста ледников — это время максимального прогрева Северного Ледовитого океана. Освобождаясь ото льдов, он начинает испарять огромное количество воды, основная часть которой выпадает в виде снега на приполярные области суши. Из этого снега и рождается ледник. Но, высасывая влагу из Мирового океана, ледник понижает его уровень, что в конце концов приводит к тому, что Гольфстрим уже не может прорваться из Атлантики в полярные моря. В результате этого Северный Ледовитый океан в какой-то момент покрывается сплошными нетающими льдами, после чего ледник начинает сжиматься, поскольку замерзший океан уже не питает его снегом. По мере таяния (точнее, сублимации, сухого испарения) ледника уровень Мирового океана повышается, Гольфстрим проникает в Арктику, полярные воды освобождаются ото льда, и цикл начинается сначала.
Последняя ледниковая эра
Кайнозойская ледниковая эра (30–20 млн лет назад — настоящее время) — последняя на данный момент ледниковая эра. Предполагается, что она может являться следствием похолодания, вызванного образованием пролива Дрейка примерно 37 млн лет.
Настоящий геологический период — голоцен, начавшийся ≈ 12 000 лет назад, характеризуется как относительно теплый промежуток после плейстоценового ледникового периода, часто квалифицируемый как межледниковье.
В течение этого последнего ледникового периода наблюдались чередующиеся эпизоды наступления и отступления ледников. Максимум последнего оледенения был примерно 22 000 лет назад.
Ближе к концу события Homo sapiens мигрировал в Евразию и Австралию. Археологические и генетические данные свидетельствуют о том, что исходные популяции людей эпохи палеолита пережили последний ледниковый период в малолесистых районах и рассредоточились по районам с высокой первичной продуктивностью , избегая при этом густого лесного покрова.
Малый ледниковый период в России
В России малый ледниковый период ознаменовался в частности исключительно холодным летом в 1601, 1602 и 1603 годах, когда морозы ударяли в июле-августе, а снег ложился в начале осени.
Необычные холода повлекли за собой неурожай и голод, а как следствие, по мнению некоторых исследователей, стали одной из предпосылок к началу Смутного времени. Зима 1656 года была столь суровой, что в вошедшей в южные районы Русского царства польской армии от морозов погибло две тысячи человек и тысяча лошадей.
В Нижнем Поволжье в зиму 1778 года птицы замерзали в полете и падали мертвыми. В ходе русско-шведской войны 1808–1809 годов русские войска по льду преодолели Балтийское море.
Еще более холодным был малый ледниковый период в Сибири. В 1740–1741 годах экспедиция В. Беринга фиксировала сильные морозы на Камчатке и на Командорских островах.
Как повлиял на Землю последний ледниковый период
В середине мая вышел доклад Океанографического института Вудс-Хоул, гпосвященный последнему ледниковому периоду на Земле. Ученые пришли к выводу, что поверхность нашей планеты во время последнего ледникового периода охлаждалась на 6 градусов по Цельсию.
Анализ был основан на изучении благородных газов, которые растворены в подземных водах. Оказалось, что температура поверхности суши в средних и низких широтах охлаждалась в те времена почти на 6 градусов по Цельсию.
При этом специалисты подчеркнули, что их данные температуры намного ниже тех, что другие специалисты предоставляли ранее. Реальное значение работы заключается в том, что предыдущие исследования сильно недооценили охлаждение в последний ледниковый период, что привело к низким оценкам чувствительности климата Земли к парниковым газам.
Средняя температура на Земле в ледниковый период составила примерно 7,8 градусов по Цельсию, что всего на 6 градусов ниже, чем средняя температура на планете сегодня.
Когда следующий ледниковый период?
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что на Земле наступит глобальный ледниковый период, когда уровень солнечного излучения, который получает планета, быстро поменяется в течение геологически короткого периода времени. Количество солнечного излучения не должно опускаться до определенной пороговой точки.
Результаты исследования предполагают: независимо от того, что вызвало ледниковые периоды на Земле, наиболее вероятно, были вовлечены процессы, уменьшающие количество солнечной радиации, выходящей на поверхность планеты. К примеру, извержения вулканов или биологически индуцированное образование облаков, которые могли значительно заблокировать солнечные лучи.
Глобальные ледниковые периоды на Земле носят временный характер из-за углеродного цикла планеты. Когда планета не покрыта льдом, уровни углекислого газа в атмосфере в некоторой степени контролируются выветриванием горных пород и минералов.
Когда планета покрыта льдом, выветривание значительно уменьшается, так что углекислый газ накапливается в атмосфере, создавая парниковый эффект, который в конечном итоге приводит к оттаиванию планеты.
Читать далее
Ученые придумали способ зарядки электромобилей на ходу
Ученые показали, как черная дыра разрывает звезду
Ошибка эволюции: какие органы в организме человека работают нелогично