Er zijn lange perioden in de geschiedenis van de aarde geweest dat de hele planeet warm was - van de evenaar tot de polen. Maar er waren ook tijden die zo koud waren dat gletsjers die gebieden bereikten die momenteel als gematigde zones worden geclassificeerd. Hoogstwaarschijnlijk was de verandering van deze perioden cyclisch. In warme tijden kon er relatief weinig ijs zijn, en het werd alleen in de poolgebieden of op de bergtoppen gevonden. Een belangrijk kenmerk van ijstijden is dat ze de aard van het aardoppervlak veranderen: elke ijstijd heeft invloed op het uiterlijk van de aarde. Op zichzelf kunnen deze veranderingen klein en onbeduidend zijn, maar ze zijn permanent.
Geschiedenis van de ijstijden
We weten niet precies hoeveel ijstijden er waren tijdens de geschiedenis van de aarde. We kennen ten minste vijf, mogelijk zeven ijstijden, te beginnen met het Precambrium, in het bijzonder: 700 miljoen jaar geleden, 450 miljoen jaar geleden (Ordovicium-periode), 300 miljoen jaar geleden - de Perm-Carboon ijstijd, een van de grootste ijstijden. met betrekking tot de zuidelijke continenten. De zuidelijke continenten verwijst naar het zogenaamde Gondwana, een oud supercontinent dat Antarctica, Australië, Zuid-Amerika, India en Afrika omvatte.
De meest recente ijstijd verwijst naar de periode waarin we leven. De Quartaire periode van het Cenozoïcum begon ongeveer 2,5 miljoen jaar geleden toen gletsjers op het noordelijk halfrond de zee bereikten. Maar de eerste tekenen van deze ijstijd dateren van 50 miljoen jaar geleden op Antarctica.
De structuur van elke ijstijd is periodiek: er zijn relatief korte warme tijdperken en er zijn langere periodes van ijsvorming. Uiteraard zijn koude periodes niet alleen het resultaat van ijstijd. IJstijd is het meest zichtbare gevolg van koude periodes. Er zijn echter vrij lange intervallen die erg koud zijn ondanks de afwezigheid van gletsjers. Tegenwoordig zijn voorbeelden van dergelijke regio's Alaska of Siberië, waar het in de winter erg koud is, maar er geen ijstijd is, omdat er niet genoeg regen is die voldoende water kan leveren voor gletsjers.
Ontdekking van ijstijden
Promotie video:
We weten dat er sinds het midden van de 19e eeuw ijstijden op aarde zijn. Onder de vele namen die met de ontdekking van dit fenomeen worden geassocieerd, wordt Louis Agassiz, een Zwitserse geoloog die halverwege de 19e eeuw leefde, meestal als eerste genoemd. Hij bestudeerde de gletsjers van de Alpen en realiseerde zich dat ze ooit veel uitgebreider waren dan nu. Dat viel hem niet alleen op. In het bijzonder Jean de Charpentier, een andere Zwitser, merkte dit ook op.
Het is niet verwonderlijk dat deze ontdekkingen voornamelijk in Zwitserland zijn gedaan, aangezien er nog steeds gletsjers in de Alpen bestaan, hoewel ze vrij snel smelten. Het is gemakkelijk te zien dat de gletsjers ooit veel groter waren - kijk maar naar het Zwitserse landschap, troggen (gletsjervalleien) enzovoort. Het was echter Agassiz die deze theorie voor het eerst naar voren bracht in 1840 en publiceerde in het boek Étude sur les gletsjers, en later, in 1844, ontwikkelde hij dit idee in het boek Système glaciare. Ondanks aanvankelijke scepsis begonnen mensen na verloop van tijd te beseffen dat dit inderdaad waar was.
Met de komst van geologische kaarten, vooral in Noord-Europa, werd duidelijk dat gletsjers vroeger enorm groot waren. In die tijd was er uitgebreide discussie over hoe deze informatie zich verhoudt tot de zondvloed, omdat er een conflict was tussen geologisch bewijs en bijbelse leerstellingen. Glaciale afzettingen werden oorspronkelijk deluviaal genoemd omdat ze als bewijs van de zondvloed werden beschouwd. Pas later werd bekend dat een dergelijke verklaring niet klopte: deze afzettingen waren het bewijs van een koud klimaat en uitgebreide ijstijd. Aan het begin van de twintigste eeuw werd duidelijk dat er veel gletsjers waren, en niet één, en vanaf dat moment begon dit gebied van de wetenschap zich te ontwikkelen.
Ice Age-onderzoek
Geologisch bewijs van ijstijden is bekend. Het belangrijkste bewijs voor gletsjers komt van karakteristieke afzettingen gevormd door gletsjers. Ze worden bewaard in het geologische gedeelte in de vorm van dikke geordende lagen van speciale afzettingen (sedimenten) - diamicton. Dit zijn eenvoudigweg ijsophopingen, maar ze omvatten niet alleen afzettingen van gletsjers, maar ook afzettingen van smeltwater gevormd door stromen, gletsjermeren of gletsjers die in zee stromen.
Er zijn verschillende vormen van gletsjermeren. Het belangrijkste verschil is dat ze een waterlichaam zijn dat wordt omsloten door ijs. Als we bijvoorbeeld een gletsjer hebben die oprijst in een riviervallei, dan blokkeert deze de vallei als een kurk in een fles. Wanneer ijs de vallei blokkeert, zal de rivier natuurlijk nog steeds stromen en zal het waterpeil stijgen totdat het de randen overstroomt. Zo wordt een gletsjermeer gevormd door direct contact met ijs. Er zijn bepaalde sedimenten die zich in dergelijke meren bevinden en die we kunnen identificeren.
Vanwege de manier waarop gletsjers smelten, smelt het ijs elk jaar, afhankelijk van seizoensgebonden temperatuurveranderingen. Dit leidt tot een jaarlijkse toename van kleine sedimenten die van onder het ijs in het meer vallen. Als we dan in het meer kijken, zien we daar gelaagdheid (ritmisch gelaagde sedimenten), ook wel bekend onder de Zweedse naam varve, wat jaarlijkse accumulatie betekent. We kunnen dus de jaarlijkse gelaagdheid in de gletsjermeren zien. We kunnen deze weerhaken zelfs tellen en ontdekken hoe lang dit meer bestaat. Over het algemeen kunnen we met behulp van dit materiaal veel informatie krijgen.
Op Antarctica kunnen we enorme ijsplaten zien die van land naar zee afdalen. En natuurlijk drijft ijs, dus het blijft op het water. Terwijl het drijft, draagt het kiezelstenen en kleine afzettingen met zich mee. Door het thermische effect van het water smelt het ijs en wordt dit materiaal weggegooid. Dit leidt tot de vorming van het proces van het zogenaamde raften van rotsen die de oceaan in gaan. Als we fossiele afzettingen uit deze periode zien, kunnen we ontdekken waar de gletsjer was, hoe ver hij zich uitstrekte, enzovoort.
Oorzaken van gletsjers
Onderzoekers geloven dat ijstijden optreden omdat het klimaat op aarde afhankelijk is van de ongelijke verwarming van het oppervlak door de zon. Zo zijn bijvoorbeeld de equatoriale gebieden, waar de zon bijna verticaal boven haar hoofd staat, de warmste zones, en de poolgebieden, waar ze een grote hoek met het oppervlak maakt, het koudst. Dit betekent dat het verschil in verwarming van verschillende delen van het aardoppervlak de oceaan-atmosferische machine aandrijft, die constant probeert om warmte van de equatoriale gebieden naar de polen over te brengen.
Als de aarde een gewone bal was, zou deze overdracht zeer effectief zijn, en het contrast tussen de evenaar en de polen is erg klein. Dit is in het verleden het geval geweest. Maar aangezien er nu continenten zijn, staan ze deze circulatie in de weg en wordt de structuur van de stromen erg complex. Simpele stromingen worden beperkt en veranderd - grotendeels vanwege de bergen, wat leidt tot de circulatiepatronen die we vandaag zien en die de passaatwinden en oceaanstromingen beheersen. Een van de theorieën over waarom de ijstijd 2,5 miljoen jaar geleden begon, brengt dit fenomeen bijvoorbeeld in verband met de opkomst van het Himalaya-gebergte. De Himalaya's groeien nog steeds erg snel, en het blijkt dat het bestaan van deze bergen in een zeer warm deel van de aarde zaken als het moesson-systeem beheerst. Het begin van de Quartaire ijstijd wordt ook geassocieerd met de sluiting van de landengte van Panama,die het noorden en zuiden van Amerika met elkaar verbindt, wat de overdracht van warmte van de equatoriale Stille Oceaan naar de Atlantische Oceaan verhinderde.
Als de locatie van de continenten ten opzichte van elkaar en ten opzichte van de evenaar de circulatie zou toelaten om efficiënt te werken, dan zou er warmte aan de polen zijn en zouden er relatief warme omstandigheden over het aardoppervlak blijven bestaan. De hoeveelheid warmte die de aarde ontvangt, zou constant zijn en slechts in geringe mate variëren. Maar aangezien onze continenten ernstige belemmeringen vormen voor de circulatie tussen noord en zuid, hebben we uitgesproken klimaatzones. Dit betekent dat de polen relatief koud zijn en de equatoriale streken warm. Als alles gebeurt zoals het nu is, kan de aarde veranderen door variaties in de hoeveelheid zonnewarmte die het ontvangt.
Deze variaties zijn vrijwel constant. De reden hiervoor is dat in de loop van de tijd de aardas verandert, evenals de baan van de aarde. Gegeven een dergelijke complexe klimaatzonering, zou verandering van baan kunnen bijdragen aan klimaatveranderingen op de lange termijn, resulterend in klimaatschommelingen. Hierdoor hebben we geen continue icing, maar periodes van icing, onderbroken door warme periodes. Dit gebeurt onder invloed van orbitale veranderingen. De laatste orbitale veranderingen worden gezien als drie afzonderlijke gebeurtenissen: een 20.000 jaar lang, de tweede 40.000 jaar lang en de derde 100.000 jaar lang.
Dit leidde tot afwijkingen in het patroon van cyclische klimaatveranderingen tijdens de ijstijd. De kers ontstond hoogstwaarschijnlijk tijdens deze cyclische periode van 100.000 jaar. Het laatste interglaciale tijdperk, dat even warm was als het huidige, duurde ongeveer 125 duizend jaar, en toen kwam de lange ijstijd, die ongeveer 100 duizend jaar duurde. We leven nu in een ander interglaciaal tijdperk. Deze periode zal niet eeuwig duren, dus de volgende ijstijd wacht op ons in de toekomst.
Waarom komt er een einde aan ijstijden?
Orbitale veranderingen veranderen het klimaat, en het blijkt dat ijstijden worden gekenmerkt door afwisselingen van koude periodes, die wel 100 duizend jaar kunnen duren, en warme periodes. We noemen ze glaciale (glaciale) en interglaciale (interglaciale) tijdperken. Het interglaciale tijdperk wordt meestal gekenmerkt door ongeveer dezelfde omstandigheden die we tegenwoordig waarnemen: hoge zeespiegel, beperkte ijsafzettingsgebieden, enzovoort. Natuurlijk, en nu zijn er gletsjers op Antarctica, Groenland en andere soortgelijke plaatsen. Maar over het algemeen zijn de klimatologische omstandigheden relatief warm. Dit is de essentie van het interglaciaal: hoge zeespiegel, warme temperatuuromstandigheden en een over het algemeen redelijk gelijkmatig klimaat.
Maar tijdens de ijstijd verandert de gemiddelde jaarlijkse temperatuur aanzienlijk, vegetatieve zones worden gedwongen om naar het noorden of het zuiden te verschuiven, afhankelijk van het halfrond. Regio's als Moskou of Cambridge worden in ieder geval in de winter onbewoond. Hoewel ze in de zomer bewoond kunnen worden vanwege het sterke contrast tussen de seizoenen. Maar wat gebeurt er eigenlijk: koude zones breiden zich aanzienlijk uit, de gemiddelde jaartemperatuur daalt en de algemene klimatologische omstandigheden worden erg koud. Hoewel de grootste glaciale gebeurtenissen relatief beperkt zijn in de tijd (misschien rond de 10.000 jaar), kan de hele lange koudegolf 100.000 jaar of langer duren. Dit is hoe glaciaal-interglaciale cycliciteit eruit ziet.
Vanwege de lengte van elke periode is het moeilijk te zeggen wanneer we het huidige tijdperk zullen verlaten. Dit komt door platentektoniek, de locatie van de continenten op het aardoppervlak. Momenteel zijn de Noordpool en de Zuidpool geïsoleerd: Antarctica ligt op de Zuidpool en de Noordelijke IJszee in het noorden. Hierdoor is er een probleem met warmtecirculatie. Totdat de locatie van de continenten verandert, zal deze ijstijd doorgaan. Op basis van tektonische veranderingen op de lange termijn kan worden aangenomen dat het in de toekomst nog eens 50 miljoen jaar zal duren voordat er significante veranderingen optreden waardoor de aarde de ijstijd kan verlaten.
Geologische gevolgen
Hierdoor komen enorme delen van het continentale plat vrij die nu onder water staan. Dit zou bijvoorbeeld betekenen dat het ooit mogelijk zal zijn om van Groot-Brittannië naar Frankrijk, van Nieuw-Guinea naar Zuidoost-Azië te lopen. Een van de meest kritieke plaatsen is de Beringstraat, die Alaska met Oost-Siberië verbindt. Het is vrij ondiep, ongeveer 40 meter, dus als de zeespiegel daalt tot honderd meter, wordt dit gebied land. Dit is ook belangrijk omdat planten en dieren door deze plaatsen kunnen migreren en naar regio's kunnen komen waar ze vandaag niet kunnen komen. De kolonisatie van Noord-Amerika hangt dus af van de zogenaamde Beringia.
Dieren en de ijstijd
Het is belangrijk om te onthouden dat wij zelf de "producten" van de ijstijd zijn: we zijn tijdens de ijstijd geëvolueerd, zodat we die kunnen overleven. Het is echter geen kwestie van individuen, het is een kwestie van de hele bevolking. Het probleem van vandaag is dat er te veel van ons zijn en dat onze activiteiten de natuurlijke omstandigheden aanzienlijk hebben veranderd. In natuurlijke omstandigheden hebben veel dieren en planten die we vandaag zien een lange geschiedenis en overleven ze de ijstijd perfect, hoewel er ook zijn die enigszins evolueren. Ze migreren, passen zich aan. Er zijn gebieden waar dieren en planten de ijstijd hebben overleefd. Deze zogenaamde refugia bevonden zich verder naar het noorden of zuiden van hun huidige verspreidingsgebied.
Maar als gevolg van menselijke activiteit stierven sommige soorten of stierven ze uit. Dit gebeurde op alle continenten, mogelijk met uitzondering van Afrika. Een groot aantal grote gewervelde dieren, namelijk zoogdieren, evenals buideldieren in Australië, werden door mensen uitgeroeid. Dit werd ofwel direct veroorzaakt door onze activiteiten, zoals jagen, ofwel indirect - door de vernietiging van hun leefgebied. De dieren die tegenwoordig op de noordelijke breedtegraden leven, hebben in het verleden in de Middellandse Zee geleefd. We hebben dit gebied zo verwoest dat het voor deze dieren en planten erg moeilijk zal zijn om het opnieuw te koloniseren.
Gevolgen van opwarming van de aarde
Onder normale geologische omstandigheden zouden we snel terug in de ijstijd zijn. Maar vanwege de opwarming van de aarde, die een gevolg is van menselijke activiteit, stellen we die uit. We zullen het niet volledig kunnen voorkomen, aangezien de redenen die het in het verleden veroorzaakten, nu nog steeds bestaan. Menselijke activiteit, een element dat door de natuur niet wordt voorzien, beïnvloedt de opwarming van de atmosfeer, die mogelijk al een vertraging heeft veroorzaakt in de volgende ijstijd.
Tegenwoordig is klimaatverandering een zeer urgente en opwindende kwestie. Als de Groenlandse ijskap smelt, stijgt de zeespiegel met zes meter. In het verleden, tijdens het vorige interglaciale tijdperk, dat ongeveer 125 duizend jaar geleden was, smolt de ijskap van Groenland overvloedig en werd de zeespiegel 4-6 meter hoger dan nu. Dit is natuurlijk niet het einde van de wereld, maar het is ook geen tijdelijke complicatie. Uiteindelijk is de aarde eerder hersteld van rampen, ze zal deze kunnen overleven.
De langetermijnvooruitzichten voor de planeet zijn niet slecht, maar voor mensen is dat een andere zaak. Hoe meer onderzoek we doen, hoe beter we begrijpen hoe de aarde verandert en waar deze toe leidt, hoe beter we de planeet waarop we leven begrijpen. Dit is belangrijk omdat mensen eindelijk beginnen na te denken over de veranderende zeespiegel, de opwarming van de aarde en de impact van al deze dingen op landbouw en mensen. Veel hiervan houdt verband met de studie van ijstijden. Door dit onderzoek leren we de mechanismen van gletsjers, en we kunnen deze kennis proactief gebruiken om te proberen sommige van deze veranderingen die we zelf veroorzaken te verzachten. Dit is een van de belangrijkste resultaten en een van de doelen van onderzoek naar ijstijden.
Het belangrijkste gevolg van de ijstijd zijn natuurlijk de enorme ijskappen. Waar komt het water vandaan? Natuurlijk uit de oceanen. En wat gebeurt er tijdens ijstijden? Gletsjers ontstaan als gevolg van neerslag op het land. Doordat het water niet terugkeert naar de oceaan, daalt de zeespiegel. Tijdens de zwaarste gletsjers kan de zeespiegel met meer dan honderd meter dalen.
