ما هو العصر الجليدي؟

Send

عرف العلماء لبعض الوقت أن الأرض تمر بدورات من تغير المناخ. بسبب التغيرات في مدار الأرض ، والعوامل الجيولوجية ، و / أو التغيرات في ناتج الطاقة الشمسية ، تتعرض الأرض أحيانًا لانخفاضات كبيرة في درجات الحرارة السطحية والجوية. وينتج عن ذلك فترات طويلة من التجلد ، أو ما يُعرف بالعامية "العصر الجليدي".

تتميز هذه الفترات بنمو وتوسع الصفائح الجليدية عبر سطح الأرض ، والتي تحدث كل بضعة ملايين من السنين. بحكم التعريف ، ما زلنا في العصر الجليدي العظيم الأخير - الذي بدأ خلال حقبة العصر البليوسيني المتأخر (حوالي 2.58 مليون سنة مضت) - ونعيش حاليًا في فترة بين الجليدية تتميز بانحسار الأنهار الجليدية.

تعريف:

بينما يُستخدم مصطلح "العصر الجليدي" في وقت ما بشكل حر للإشارة إلى الفترات الباردة في تاريخ الأرض ، يميل هذا إلى تضليل تعقيد الفترات الجليدية. التعريف الأكثر دقة هو أن العصور الجليدية هي فترات تتوسع فيها الأغطية الجليدية والأنهار الجليدية عبر الكوكب ، والتي تتوافق مع انخفاضات كبيرة في درجات الحرارة العالمية ويمكن أن تستمر لملايين السنين.

خلال العصر الجليدي ، هناك اختلافات كبيرة في درجة الحرارة بين خط الاستواء والأقطاب ، كما ثبت انخفاض درجات الحرارة عند مستويات أعماق البحار. وهذا يسمح بتوسع الأنهار الجليدية الكبيرة (التي يمكن مقارنتها بالقارات) ، والتي تغطي معظم مساحة سطح الكوكب. منذ عصر ما قبل الكمبري (حوالي 600 مليون سنة مضت) ، حدثت العصور الجليدية على مسافات واسعة النطاق حوالي 200 مليون سنة.

تاريخ الدراسة:

كان أول عالم ينظّر حول الفترات الجليدية الماضية هو المهندس والجغرافي السويسري بيير مارتل في القرن الثامن عشر. في عام 1742 ، أثناء زيارته لوادي جبال الألب ، كتب عن تشتيت الصخور الكبيرة في التكوينات غير المنتظمة ، والتي عزاها السكان المحليون إلى الأنهار الجليدية التي امتدت مرة أخرى. بدأت تفسيرات مماثلة في الظهور في العقود التي تلت ذلك لأنماط مماثلة لتوزيع الصخور في أجزاء أخرى من العالم.

من منتصف القرن الثامن عشر فصاعدًا ، بدأ العلماء الأوروبيون بشكل متزايد في التفكير في الجليد كوسيلة لنقل المواد الصخرية. وشمل ذلك وجود صخور في المناطق الساحلية في دول البلطيق وشبه الجزيرة الاسكندنافية. ومع ذلك ، كان الجيولوجي الدنماركي-النرويجي ينس إسمارك (1762–1839) هو أول من جادل في وجود سلسلة من العصور الجليدية العالمية.

تم توضيح هذه النظرية بالتفصيل في ورقة نشرها عام 1824 ، حيث اقترح أن التغيرات في مناخ الأرض (والتي كانت بسبب التغيرات في مدارها) كانت مسؤولة. تبع ذلك في عام 1832 الجيولوجي الألماني وأستاذ الغابات ألبرتشت راينهارد برنهارددي تكهنًا بكيفية وصول الأغطية الجليدية القطبية إلى مناطق معتدلة في العالم.

في الوقت نفسه ، بدأ عالم النبات الألماني كارل فريدريش شيمبر وعالم الأحياء السويسري الأمريكي لويس أغاسيز تطوير نظريتهم الخاصة حول التجلد العالمي بشكل مستقل ، مما أدى إلى قيام تشيمبر بصياغة مصطلح "العصر الجليدي" في عام 1837. وبحلول أواخر القرن التاسع عشر ، نظرية العصر الجليدي تدريجيًا بدأت تكتسب قبولًا واسعًا بشأن فكرة أن الأرض تبرد تدريجيًا من حالتها الأصلية المنصهرة.

بحلول القرن العشرين ، طور البوليمياتي الصربي ميلوتين ميلانكوفيتش مفهومه لدورات ميلانكوفيتش ، التي ربطت التغيرات المناخية طويلة المدى بالتغيرات الدورية في مدار الأرض حول الشمس. قدم هذا تفسيرا يمكن إثباته للعصور الجليدية ، وسمح للعلماء بعمل تنبؤات حول متى يمكن أن تحدث تغيرات كبيرة في مناخ الأرض مرة أخرى.

دليل على العصور الجليدية:

هناك ثلاثة أشكال من الأدلة لنظرية العصر الجليدي ، والتي تتراوح من الجيولوجي والكيميائي إلى الحفريات (أي السجل الأحفوري). لكل منها فوائده وعيوبه الخاصة ، وساعد العلماء على تطوير فهم عام لتأثير العصور الجليدية على السجل الجيولوجي على مدى السنوات القليلة الماضية.

الجيولوجي: تشمل الأدلة الجيولوجية تجريف الصخور وخدشها ، وديان منحوتة ، وتشكيل أنواع غريبة من التلال ، وترسب مواد غير مجمعة (الرواسب) وصخور كبيرة في تكوينات غير منتظمة. في حين أن هذا النوع من الأدلة هو ما أدى إلى نظرية العصر الجليدي في المقام الأول ، فإنه لا يزال مزاجيًا.

أولاً ، لفترات التجلد المتتالية تأثيرات مختلفة على المنطقة ، والتي تميل إلى تشويه أو محو الأدلة الجيولوجية بمرور الوقت. بالإضافة إلى ذلك ، من الصعب تحديد الأدلة الجيولوجية بالضبط ، مما يسبب مشاكل عندما يتعلق الأمر بالحصول على تقييم دقيق لمدة الفترات الجليدية وبين الجليدية.

المواد الكيميائية: ويتكون هذا إلى حد كبير من الاختلافات في نسب النظائر في الحفريات المكتشفة في عينات الرواسب والصخور. بالنسبة للفترات الجليدية الأحدث ، يتم استخدام قلوب الجليد لبناء سجل عالمي لدرجة الحرارة ، إلى حد كبير من وجود نظائر أثقل (مما يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة التبخر). غالبًا ما تحتوي أيضًا على فقاعات من الهواء أيضًا ، والتي يتم فحصها لتقييم تكوين الغلاف الجوي في ذلك الوقت.

تنشأ القيود من عوامل مختلفة ، ولكن. ومن أهم هذه النسب النظائر ، والتي يمكن أن يكون لها تأثير مربك على المواعدة الدقيقة. ولكن فيما يتعلق بأحدث الفترات الجليدية وبين الجليدية (أي خلال ملايين السنين الماضية) ، تظل عينات لب الجليد والرواسب المحيطية الشكل الأكثر موثوقية من الأدلة.

علم الحفريات: يتكون هذا الدليل من تغيرات في التوزيع الجغرافي للحفريات. في الأساس ، تنقرض الكائنات الحية التي تزدهر في الظروف الأكثر دفئًا خلال الفترات الجليدية (أو تصبح مقيدة للغاية في خطوط العرض المنخفضة) ، بينما تزدهر الكائنات المعدلة بالبرودة في خطوط العرض نفسها. Ergo ، انخفاض كميات الأحافير في خطوط العرض الأعلى هو مؤشر على انتشار الصفائح الجليدية الجليدية.

قد يكون من الصعب تفسير هذا الدليل لأنه يتطلب أن تكون الحفريات ذات صلة بالفترة الجيولوجية قيد الدراسة. ويتطلب أيضًا أن تُظهر الرواسب على مدى واسع من خطوط العرض وفترات زمنية طويلة ارتباطًا واضحًا (بسبب التغيرات في القشرة الأرضية بمرور الوقت). بالإضافة إلى ذلك ، هناك العديد من الكائنات الحية القديمة التي أظهرت القدرة على تحمل التغيرات في الظروف لملايين السنين.

ونتيجة لذلك ، يعتمد العلماء على نهج مشترك وخطوط أدلة متعددة حيثما أمكن ذلك.

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 الناتج الشمسي ، والتغيرات في تكوين الغلاف الجوي ، والنشاط البركاني ، وحتى تأثير النيازك الكبيرة. العديد من هذه الأشياء مترابطة ، والدور الدقيق الذي تلعبه كل واحدة قابل للنقاش.

مدار الأرض: بشكل أساسي ، يخضع مدار الأرض حول الشمس للتغيرات الدورية بمرور الوقت ، وهي ظاهرة تعرف أيضًا بدورات ميلانكوفيتش (أو ميلانكوفيتش). وتتميز هذه عن طريق تغيير المسافات من الشمس ، وبداية محور الأرض ، والإمالة المتغيرة لمحور الأرض - وكلها تؤدي إلى إعادة توزيع ضوء الشمس الذي تتلقاه الأرض.

تتوافق الأدلة الأكثر إلحاحًا على التأثير المداري لميلانكوفيتش بشكل وثيق مع أحدث (ودرس) الفترة الأخيرة في تاريخ الأرض (حوالي 400000 سنة). خلال هذه الفترة ، يكون توقيت الفترات الجليدية وبين الجليدية قريبًا جدًا من التغيرات في فترات التأثير المداري ميلانكوفيتش لدرجة أنه هو التفسير الأكثر قبولًا لآخر عصر جليدي.

الصفائح التكتونية:يظهر السجل الجيولوجي علاقة واضحة بين بداية العصور الجليدية ومواقع قارات الأرض. خلال هذه الفترات ، كانوا في أوضاع أدت إلى تعطيل أو منع تدفق الماء الدافئ إلى القطبين ، مما سمح بتشكيل الصفائح الجليدية.

وهذا بدوره زاد من بياض الأرض ، مما يقلل من كمية الطاقة الشمسية التي يمتصها الغلاف الجوي والقشرة الأرضية. نتج عن ذلك حلقة تغذية مرتدة إيجابية ، حيث أدى تقدم الصفائح الجليدية إلى زيادة بياض الأرض وسمح لمزيد من التبريد والمزيد من الجليد. سيستمر هذا حتى انتهاء تأثير الاحتباس الحراري على فترة التجلد.

استنادًا إلى العصور الجليدية الماضية ، تم تحديد ثلاثة تكوينات يمكن أن تؤدي إلى عصر جليدي - قارة تجلس على قمة قطب الأرض (كما تفعل أنتاركتيكا اليوم) ؛ بحر قطبي غير ساحلي (كما هو الحال في المحيط المتجمد الشمالي اليوم) ؛ وقارة عظمى تغطي معظم خط الاستواء (كما فعلت رودينيا خلال فترة البرودة).

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 زادت أيضًا معدل إزالة CO² من الغلاف الجوي (وبالتالي تقليل تأثير الاحتباس الحراري). كما أن وجودها يوازي الانخفاض طويل المدى في متوسط درجة حرارة الأرض على مدى الـ 40 مليون سنة الماضية.

تكوين الغلاف الجوي: هناك أدلة على أن مستويات غازات الدفيئة تنخفض مع تقدم الصفائح الجليدية وترتفع مع تراجعها. وفقًا لفرضية "كرة الثلج الأرضية" - حيث غطى الجليد الكوكب كليًا أو شبهًا تقريبًا مرة واحدة على الأقل في الماضي - انتهى العصر الجليدي لبروتيروزويك الراحل بزيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، والذي يُنسب إلى البراكين الانفجارات.

ومع ذلك ، هناك من يقترحون أن زيادة مستويات ثاني أكسيد الكربون قد تكون بمثابة آلية للتغذية المرتدة ، وليس السبب. على سبيل المثال ، في عام 2009 ، أنتج فريق دولي من العلماء دراسة بعنوان "آخر الجليدية القصوى" - أشارت إلى أن زيادة الإشعاع الشمسي (أي الطاقة الممتصة من الشمس) قدمت التغيير الأولي ، في حين شكلت غازات الدفيئة حجم التغيير.

العصور الجليدية الرئيسية:

قرر العلماء أن ما لا يقل عن خمسة عصور جليدية كبرى حدثت في تاريخ الأرض. وهي تشمل العصور الجليدية والهورونية ، والأنديز الصحراوية ، والكارو ، والعصر الجليدي القوتيري. يعود تاريخ العصر الجليدي في هورونيان إلى بروتزروزويك إيون المبكر ، منذ 2.4 إلى 2.1 مليار سنة تقريبًا ، استنادًا إلى الأدلة الجيولوجية التي لوحظت في شمال وشمال شرق بحيرة هورون (والمرتبطة بالودائع الموجودة في ميشيغان وغرب أستراليا).

استمر العصر الجليدي المبرد من 850 إلى 630 مليون سنة تقريبًا ، وربما كان الأكثر شدة في تاريخ الأرض. ويعتقد أنه خلال هذه الفترة ، وصلت الصفائح الجليدية إلى خط الاستواء ، مما أدى إلى سيناريو "كرة الثلج الأرضية". ويعتقد أيضًا أن ذلك انتهى بسبب الزيادة المفاجئة في النشاط البركاني التي تسببت في تأثير الدفيئة ، على الرغم من ذلك (كما لوحظ) هذا قابل للنقاش.

حدث العصر الجليدي في جبال الأنديز-الصحراء خلال أواخر العصر الأردوفيسي وفترة سيلوريان (منذ حوالي 460 إلى 420 مليون سنة). كما يوحي الاسم ، تستند الأدلة هنا على عينات جيولوجية مأخوذة من سلسلة جبال تاسيلي نجير في الصحراء الغربية ، وترتبط بأدلة تم الحصول عليها من سلسلة جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية (وكذلك شبه الجزيرة العربية والجنوب حوض الأمازون).

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 CO² - مما أدى إلى العالمية تبريد. سميت على اسم الترسبات الرسوبية التي تم اكتشافها في منطقة كارو في جنوب أفريقيا ، مع وجود أدلة مترابطة وجدت في الأرجنتين.

بدأ العصر الجليدي الحالي ، المعروف باسم التجلد الرباعي البليوسيني ، منذ حوالي 2.58 مليون سنة خلال أواخر العصر البليوسيني ، عندما بدأ انتشار الصفائح الجليدية في نصف الكرة الشمالي. منذ ذلك الحين ، شهد العالم العديد من الفترات الجليدية وبين الجليدية ، حيث تتقدم الصفائح الجليدية وتتراجع على مقاييس زمنية تتراوح بين 40000 إلى 100000 سنة.

الأرض حاليا في فترة بين الجليدية ، وانتهت الفترة الجليدية الأخيرة قبل حوالي 10000 سنة. يقتصر الآن ما تبقى من الصفائح الجليدية القارية التي امتدت في جميع أنحاء العالم على غرينلاند 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 - أي التأثير المداري ، التأثير الشمسي ، النشاط الجيولوجي والبركاني - لم يتم فهمه بالكامل بعد. ومع ذلك ، نظرًا لدور ثاني أكسيد الكربون وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري الأخرى ، كان هناك قلق كبير في العقود الأخيرة من الآثار الطويلة الأجل للنشاط البشري على كوكب الأرض.

على سبيل المثال ، في العصرين الجليديين الرئيسيين على الأقل ، يُعتقد أن العصور الجليدية والكردية الجليدية ، أدت الزيادة والنقصان في غازات الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي إلى لعب دور رئيسي. في جميع الحالات الأخرى ، حيث يعتقد أن التأثير المداري هو السبب الرئيسي لانتهاء العصر الجليدي ، لا تزال زيادة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري مسؤولة عن ردود الفعل السلبية التي أدت إلى زيادة أكبر في درجة الحرارة.

لعب إضافة ثاني أكسيد الكربون من النشاط البشري أيضًا دورًا مباشرًا في التغيرات المناخية التي تحدث في جميع أنحاء العالم. حاليًا ، يشكل حرق الوقود الأحفوري من قبل البشر أكبر مصدر لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون (حوالي 90 ٪) في جميع أنحاء العالم ، وهو واحد من غازات الدفيئة الرئيسية التي تسمح بإحداث تأثير إشعاعي (المعروف أيضًا باسم تأثير الاحتباس الحراري).

في عام 2013 ، أعلنت الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي أن مستويات CO² في الغلاف الجوي العلوي وصلت إلى 400 جزء في المليون (ppm) للمرة الأولى منذ بدء القياسات في القرن التاسع عشر. بناءً على المعدل الحالي الذي تتزايد فيه الانبعاثات ، تقدر وكالة ناسا أن مستويات الكربون يمكن أن تصل إلى ما بين 550 إلى 800 جزء في المليون في القرن القادم.

إذا كان السيناريو السابق 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 الدفاع عنها في أجزاء كثيرة من الكوكب. لهذا السبب ، يتم البحث عن بدائل للتطوير والتبني التجاري الواسع النطاق.

والأكثر من ذلك ، وفقًا لدراسة بحثية نُشرت عام 2012 علوم الطبيعة- بعنوان "تحديد الطول الطبيعي للتيار الجليدي الحالي" - من المتوقع أيضًا أن تؤدي انبعاثات الإنسان من CO² إلى تأجيل العصر الجليدي التالي. باستخدام البيانات على مدار الأرض لحساب طول الفترات بين الجليدية ، خلص فريق البحث إلى أن الجليد التالي (المتوقع في 1500 سنة) سيتطلب أن تظل مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي تحت حوالي 240 درجة في المليون.

إن معرفة المزيد عن العصور الجليدية الطويلة وكذلك الفترات الجليدية الأقصر التي حدثت في ماضي الأرض هي خطوة مهمة نحو فهم كيفية تغير مناخ الأرض بمرور الوقت. هذا مهم بشكل خاص حيث يسعى العلماء إلى تحديد مقدار التغير المناخي الحديث من صنع الإنسان ، وما هي الإجراءات المضادة المحتملة التي يمكن تطويرها.

لقد كتبنا العديد من المقالات حول مجلة العصر الجليدي للفضاء. هنا دراسة جديدة تكشف عن القليل من العصر الجليدي مدفوعًا بالبراكين ، هل قاد كويكب قاتل الكوكب إلى عصر جليدي؟ ، هل كانت هناك كرة طينية ؟، وهل المريخ قادم من عصر جليدي؟

إذا كنت تريد المزيد من المعلومات حول Earth ، فراجع دليل استكشاف النظام الشمسي على الأرض التابع لناسا. وإليك رابط إلى مرصد الأرض التابع لناسا.

لقد سجلنا أيضًا حلقة من علماء الفلك حول كوكب الأرض. استمع هنا ، الحلقة 51: الأرض والحلقة 308: تغير المناخ.

مصدر: