在过去的80万年里,地球轨道和轴向倾斜的规律性变化可能引发了冰河时代的开始和结束。(图片来源:uux.cn格雷戈里・亚当斯/盖蒂图片社)
(神秘的地球uux.cn)据美国生活科学网站(Sascha Pare):新的研究表明,在过去的80万年里,地球相对于太阳的倾斜变化控制着巨大冰盖的运动,引发了八个冰河时代的开始和结束。
主要作者斯蒂芬・巴克说,这项新研究揭示了地球倾斜和冰盖形成之间的“惊人相关性”。基于这些发现,研究人员估计,如果不是人类驱动的全球变暖,下一个冰河时代将在11000年后开始。
英国卡迪夫大学地球科学教授巴克告诉《生活科学》:“预测下一个冰河时代将在未来10000年内开始。”。然而,这一结果并没有考虑到我们不断膨胀的温室气体排放,这些排放正在将地球加热到防止冰河时代的程度,他说。
冰河时代,或称冰川期,是大约每10万年发生一次的极寒时期,在数千年的时间里,地球的大部分地区都覆盖着巨大的冰盖。冰期被温暖的间冰期隔开,间冰期是冰盖向两极退缩的时期。地球目前正处于间冰期,上一次冰期大约在2万年前达到顶峰。
倾斜和摆动
科学家此前曾提出,地球相对于太阳的位置和角度会影响冰盖的形成。20世纪20年代初,塞尔维亚科学家米卢廷・米兰科维奇提出,地球轴向倾斜和地球轨道形状的轻微变化可能会引发大规模的冰川事件。
在过去的100年里,研究人员一直在测试米兰科维奇的理论。值得注意的是,1976年的一项研究发现,地质证据表明,地球的两个参数――倾角和进动,或地球轴向倾斜的变化以及地轴如何围绕自身摆动――在冰盖的增减中起着重要作用。但这两个参数的确切作用尚不清楚。
现在,巴克和他的同事们说,他们终于解开了这些参数的影响。
地球绕太阳旋转时,地轴目前与垂直方向成23.5度角倾斜,这尤其影响了到达两极的太阳能量。但地轴的倾斜在一个持续约41000年的周期内自然会变大变小。该轴也像一个偏心旋转的陀螺一样绕着自己摆动,影响着在大约21000年的时间段内,夏季有多少太阳能到达赤道地区。
在这项研究中,研究人员绘制了过去80万年来倾角和进动的已知变化。他们还利用海洋沉积物岩心中称为有孔虫的微观贝壳的现有数据,绘制了这一时期冰盖的扩张和退缩。巴克解释说,有孔虫中某些类型氧气的相对丰度揭示了这些生物活着时冰盖的延伸程度。
倾角主要决定了有多少阳光照射到两极,而进动则控制着赤道地区的阳光强度。(图片来源:uux.cn/Robert Simmon,美国国家航空航天局GSFC)
巴克说,将这些图结合起来的结果是“从椅子上摔下来的时刻”。他说:“我们发现了这种惊人的相关性[…],这表明倾角和进动的相位之间存在直接关系,以及由此产生的冰盖衰变所需的时间。”。
简而言之,冰盖从两极向赤道的扩张似乎直接受倾角的影响。另一方面,冰盖从赤道向两极的退缩更多地取决于进动。研究人员在周四(2月27日)发表在《科学》杂志上的一项研究中公布了他们的发现。
巴克说,考虑到倾角和进动分别影响到达极地和赤道地区的阳光量,这些结果可能并不令人惊讶。他说:“根据你在地球上的位置,你会发现进动或倾角的影响更大。”。
巴克说,这些图非常整洁,科学家们推断了数据,并估计了如果气候只按照自然周期变化,下一个冰川期何时会发生。需要更多的研究来确定时间,但冰盖可能会在大约10000到11000年后开始扩张,并在接下来的80000到90000年内达到最大程度。然后,他们还需要一万年才能撤退到两极。
关于下一次冰川期的时间有很多争论,但大多数专家都认为,人类正在通过全球变暖扰乱这些循环。巴克说:“如果二氧化碳含量居高不下,就不会出现新的冰川。”。
巴克警告说,这并不是说烹饪地球是一个好主意。他说:“我们不希望那些想向大气中排放更多二氧化碳的人跳上这一步。”。
巴克说,相反,这项研究和未来研究的重点是建立一幅未来1万到2万年气候在没有人类活动影响的情况下会发生什么的图景。他说,目标是提供人类对地球影响的长期估计。
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