Φανταστείτε τον ορίζοντα του Σικάγου. Τώρα φανταστείτε ότι βρίσκεται κάτω από σχεδόν 2 μίλια (3 χιλιόμετρα) πάγου. Αυτό το τοπίο έμοιαζε στην κορυφή της τελευταίας εποχής των παγετώνων.
Στο πεδίο της πρόσφατης γεωλογικής ιστορίας της Γης, αυτό δεν θα ήταν τόσο ασυνήθιστο θέαμα. Στα τελευταία 2.6 εκατομμύρια χρόνια (ή αυτό που είναι γνωστό ως τεταρτημοριακή περίοδος), ο πλανήτης έχει περάσει πάνω από 50 παγωμένες εποχές, με ενδιάμεσες θερμότερες διακλαδώσεις.
Αλλά τι προκαλεί την περιοδική επέκταση των φύλλων πάγου και των παγετώνων; Οι εποχές του πάγου οδηγούνται από ένα σύνθετο, αλληλένδετο σύνολο παραγόντων, που αφορούν τη θέση της Γης στο ηλιακό σύστημα και περισσότερες τοπικές επιρροές, όπως τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να προσπαθούν να καταλάβουν πώς λειτουργεί αυτό το σύστημα, ειδικά επειδή η αλλαγή του κλίματος που προκαλείται από τον άνθρωπο μπορεί να έχει σπάσει μόνιμα τον κύκλο.
Δεν ήταν μέχρι πριν από μερικούς αιώνες ότι οι επιστήμονες άρχισαν να αναγνωρίζουν τις υποδείξεις παρελθόντος βαθιούς παγετούς. Στα μέσα του 19ου αιώνα, ο ελβετικός-αμερικανός φυσιοδίφης Louis Agassiz τεκμηρίωσε τα σημάδια που είχαν αφήσει οι παγετώνες στη Γη, όπως πετρώματα έξω από τον τόπο και γιγαντιαία σωρούς από συντρίμμια, γνωστά ως moraines, που υπολόγιζε ότι οι αρχαίοι παγετώνες είχαν μεταφέρει ώθησε σε μεγάλες αποστάσεις.
Μέχρι τα τέλη του 19ου αιώνα, οι επιστήμονες είχαν ονομάσει τέσσερις εποχές πάγου που συνέβησαν κατά τη διάρκεια του Πλειστόκαινου, η οποία διήρκεσε από περίπου 2,6 εκατομμύρια χρόνια πριν, πριν από περίπου 11.700 χρόνια. Μόλις δεκαετίες αργότερα, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι αυτές οι ψυχρές περίοδοι ήρθαν με πολύ μεγαλύτερη κανονικότητα.
Μια σημαντική ανακάλυψη στην κατανόηση των κύκλων της εποχής των παγετώνων ήρθε στη δεκαετία του 1940, όταν ο σερβικός αστροφυσικός Μιλουτίνος Μιλάνοβιτς πρότεινε ό, τι έγινε γνωστός ως κύκλοι Μιλάνοβιτς, πληροφορίες για το κίνημα της Γης που χρησιμοποιούνται ακόμα για να εξηγήσουν τις κλιματικές διακυμάνσεις σήμερα.
Ο Μιλάνοβιτς περιέγραψε τρεις κύριους τρόπους με τους οποίους η τροχιά της Γης ποικίλλει σε σχέση με τον ήλιο, δήλωσε ο Μάρκ Μασλίν, καθηγητής παλαιοκλιματολογίας στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου, στο Live Science. Αυτοί οι παράγοντες καθορίζουν πόσο ηλιακή ακτινοβολία (με άλλα λόγια, θερμότητα) φθάνει στον πλανήτη.
Πρώτον, υπάρχει η εκκεντρική μορφή της τροχιάς της Γης γύρω από τον ήλιο, η οποία κυμαίνεται από σχεδόν κυκλική έως ελλειπτική σε έναν κύκλο 96.000 ετών. "Ο λόγος για τον οποίο έχει αυτή την διόγκωση είναι επειδή ο Δίας, που είναι το 4% της μάζας του ηλιακού μας συστήματος, έχει ισχυρό βαρυτικό αποτέλεσμα, το οποίο μετατοπίζει την τροχιά της Γης έξω και στη συνέχεια πίσω" εξήγησε ο Maslin.
Δεύτερον, υπάρχει η κλίση της γης, που είναι ο λόγος που έχουμε εποχές. Ο κεκλιμένος άξονας της περιστροφής της Γης σημαίνει ότι ένα ημισφαίριο είναι πάντα κλίνει μακριά από τον ήλιο (προκαλώντας χειμώνα) ενώ το άλλο κλίνει προς τον ήλιο (προκαλώντας το καλοκαίρι). Η γωνία αυτής της κλίσης κυμαίνεται σε έναν κύκλο περίπου 41.000 ετών, ο οποίος αλλάζει πόσο ακραίες είναι οι εποχές, δήλωσε ο Maslin. "Εάν είναι πιο όρθιο, τότε φυσικά τα καλοκαίρια θα είναι λιγότερο ζεστά και ο χειμώνας θα είναι λίγο λιγότερο κρύος".
Τρίτον, υπάρχει η ταλάντευση του κεκλιμένου άξονα της Γης, που κινείται σαν να ήταν μια περιστρεφόμενη κορυφή. "Αυτό που συμβαίνει είναι ότι η γωνιακή ορμή της Γης που περνά γύρω και στρογγυλά πολύ γρήγορα μία φορά την ημέρα προκαλεί τον άξονα να ταλαντεύεται και γύρω", δήλωσε ο Maslin. Αυτή η ταλάντωση συμβαίνει σε έναν κύκλο 20.000 χρόνων.
Ο Μιλάνοβιτς αναγνώρισε ότι οι τροχιακές συνθήκες για δροσερά καλοκαίρια ήταν ιδιαίτερα σημαντικοί πρόδρομοι στις εποχές του πάγου. «Πάντα θα πάρετε πάγο το χειμώνα», είπε ο Maslin. "Για να οικοδομήσουμε μια εποχή των παγετώνων, πρέπει να έχετε μερικούς από αυτούς τους πάγους να επιβιώσουν μέσα στο καλοκαίρι."
Αλλά, για τη μετάβαση σε μια εποχή των παγετώνων, μόνο τα τροχιακά φαινόμενα δεν αρκούν. Η πραγματική αιτία της εποχής των παγετώνων είναι η θεμελιώδης ανατροφοδότηση στο κλιματικό σύστημα, δήλωσε ο Maslin. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να διαμαρτύρονται για τον τρόπο με τον οποίο διάφοροι περιβαλλοντικοί παράγοντες επηρεάζουν τον παγετό και την απομάκρυνση, αλλά πρόσφατες έρευνες έχουν δείξει ότι τα επίπεδα αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο.
Για παράδειγμα, οι επιστήμονες του Ινστιτούτου Potsdam για την Έρευνα για τις Επιπτώσεις στο Κλίμα (PIK) στη Γερμανία έδειξαν ότι οι αντιδράσεις παλαιών παγετώνων προκλήθηκαν κυρίως από μειώσεις του διοξειδίου του άνθρακα και ότι η δραματική αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, προκάλεσε εκπομπές, πιθανότατα κατέστειλε την εμφάνιση της επόμενης εποχής των παγετώνων έως και 100.000 χρόνια.
"Όπως και καμία άλλη δύναμη στον πλανήτη, οι παγετώνες έχουν διαμορφώσει το παγκόσμιο περιβάλλον και έτσι καθορίζουν την ανάπτυξη του ανθρώπινου πολιτισμού", δήλωσε ο Hans Joachim Schellnhuber, τότε διευθυντής της PIK και συν-συγγραφέας μιας από αυτές τις μελέτες το 2016. "Για παράδειγμα, οφείλουμε το γόνιμο έδαφος μας στην τελευταία εποχή των παγετώνων, η οποία επίσης έφερε στο φως τα σημερινά τοπία, αφήνοντας πίσω τους παγετώνες και ποτάμια, σχηματίζοντας φιόρδ, moraines και λίμνες, ωστόσο σήμερα είναι η ανθρωπότητα με τις εκπομπές της από την καύση ορυκτών καυσίμων που καθορίζει τη μελλοντική εξέλιξη του πλανήτη. "
