Zemes vēsturē ir bijuši ilgi periodi, kad visa planēta bija silta - no ekvatora līdz poliem. Bet reizēm bija arī tik auksti laiki, ka ledāji sasniedza tos reģionus, kurus šobrīd klasificē kā mērenās joslas. Visticamāk, šo periodu maiņa bija cikliska. Siltā laikā ledus varētu būt salīdzinoši maz, un tas tika atrasts tikai polārajos reģionos vai kalnu virsotnēs. Svarīga ledus laikmetu iezīme ir tā, ka tie maina zemes virsmas raksturu: katrs apledojums ietekmē zemes izskatu. Paši šīs izmaiņas var būt nelielas un nenozīmīgas, taču tās ir pastāvīgas.
Ledus laikmetu vēsture
Mēs precīzi nezinām, cik ledus laikmetu bija Zemes vēsturē. Mēs zinām vismaz piecus, iespējams, septiņus ledus laikmetus, jo īpaši sākot ar Precambrian: pirms 700 miljoniem gadu, pirms 450 miljoniem gadu (Ordovicijas periods), pirms 300 miljoniem gadu - Permas un oglekļa apledojums, kas ir viens no lielākajiem ledus laikmetiem. kas ietekmē dienvidu kontinentus. Dienvidu kontinenti attiecas uz tā saukto Gondwana - seno superkontinentu, kas ietvēra Antarktīdu, Austrāliju, Dienvidameriku, Indiju un Āfriku.
Jaunākais apledojums attiecas uz periodu, kurā mēs dzīvojam. Cenozoikas laikmeta kvartāra periods sākās apmēram pirms 2,5 miljoniem gadu, kad ledāji ziemeļu puslodē sasniedza jūru. Bet pirmās šīs apledojuma pazīmes meklējamas pirms 50 miljoniem gadu Antarktīdā.
Katra ledus laikmeta struktūra ir periodiska: ir salīdzinoši īss silts laikmets, un ir arī ilgāki apledojuma periodi. Protams, ka aukstuma burvestības nav tikai apledojuma rezultāts. Ledus ir redzamākās auksto periodu sekas. Tomēr ir diezgan gari intervāli, kas ir ļoti auksti, neskatoties uz ledāju neesamību. Mūsdienās šādu reģionu piemēri ir Aļaska vai Sibīrija, kur ziemā ir ļoti auksts, bet nav apledojuma, jo nav pietiekami daudz nokrišņu, kas varētu nodrošināt pietiekami daudz ūdens, lai veidotos ledāji.
Ledus laikmetu atklāšana
Reklāmas video:
Mēs zinām, ka uz Zemes ir ledus laikmets kopš 19. gadsimta vidus. Starp daudzajiem nosaukumiem, kas saistīti ar šīs parādības atklāšanu, parasti pirmais tiek nosaukts Šveices ģeologs Luiss Agassizs, kurš dzīvoja 19. gadsimta vidū. Viņš izpētīja Alpu ledājus un saprata, ka tie kādreiz bija daudz plašāki nekā šodien. Ne tikai viņš to pamanīja. Īpaši šo faktu atzīmēja arī cits šveicietis Žans de Šarpentjē.
Nav pārsteidzoši, ka šie atklājumi tika veikti galvenokārt Šveicē, jo ledāji joprojām pastāv Alpos, lai arī tie diezgan ātri kūst. Ir viegli redzēt, ka kādreiz ledāji bija daudz lielāki - vienkārši apskatiet Šveices ainavu, siles (ledāju ielejas) utt. Tomēr tieši Agassizs 1840. gadā pirmo reizi izvirzīja šo teoriju, publicējot to grāmatā Étude sur les ledāji, un vēlāk, 1844. gadā, viņš izstrādāja šo ideju grāmatā Système glaciare. Neskatoties uz sākotnējo skepsi, laika gaitā cilvēki sāka saprast, ka tā patiešām ir taisnība.
Ar ģeoloģiskās kartēšanas parādīšanos, īpaši Ziemeļeiropā, kļuva skaidrs, ka ledāji kādreiz bija milzīgi. Tajā laikā notika plašas diskusijas par to, kā šī informācija attiecas uz plūdiem, jo starp ģeoloģiskajiem pierādījumiem un Bībeles mācībām bija konflikts. Ledus atradnes sākotnēji sauca par deliviālu, jo tās tika uzskatītas par plūdu pierādījumiem. Tikai vēlāk kļuva zināms, ka šāds skaidrojums neatbilst: šie atradnes liecināja par aukstu klimatu un plašu apledojumu. Līdz divdesmitā gadsimta sākumam kļuva skaidrs, ka ledāju ir daudz, nevis viens, un no šī brīža šī zinātnes joma sāka veidoties.
Ledus laikmeta izpēte
Ir zināmi ledus laikmeta ģeoloģiskie pierādījumi. Galvenie pierādījumi ledājiem ir raksturīgi ledāju veidoti nogulumi. Tie tiek saglabāti ģeoloģiskajā sadaļā biezu, sakārtotu speciālo nogulumu (nogulumu) slāņu - diamicton - veidā. Tās ir vienkārši ledāju uzkrāšanās, bet tajās ietilpst ne tikai ledāju nogulumi, bet arī izkusušā ūdens noplūdes, ko veido tā straumi, ledāju ezeri vai ledāji, kas pārvietojas jūrā.
Ir vairākas ledus ezeru formas. Viņu galvenā atšķirība ir tā, ka tie ir ūdenstilpe, ko ieskauj ledus. Piemēram, ja mums ir ledājs, kas paceļas upes ielejā, tad tas aizsprosto ieleju kā korķis pudelē. Dabiski, kad ledus aizsprosto ieleju, upe joprojām plūdīs un ūdens līmenis paaugstināsies, līdz tas pārpludina malas. Tādējādi ledāja ezers veidojas tiešā saskarē ar ledu. Šādos ezeros ir daži nogulumi, kurus mēs varam identificēt.
Sakarā ar to, kā ledāji kūst, atkarībā no sezonālās temperatūras izmaiņām, ledus kūst katru gadu. Tas noved pie ikgadēju nelielu nogulumu skaita palielināšanās, kas no ledus nonāk ezerā. Ja mēs ieskatīsimies ezerā, tur redzam slāņošanos (ritmiski slāņainus nogulumus), kas pazīstams arī ar zviedru vārdu varve, kas nozīmē ikgadēju uzkrāšanos. Tādējādi mēs faktiski varam redzēt ikgadējo slāņošanos ledāju ezeros. Mēs pat varam saskaitīt šīs barbas un uzzināt, cik ilgi šis ezers ir pastāvējis. Kopumā ar šī materiāla palīdzību mēs varam iegūt daudz informācijas.
Antarktīdā mēs varam redzēt milzīgus ledus plauktus, kas nolaižas no zemes uz jūru. Un dabiski ledus peld, tāpēc tas paliek uz ūdens. Peldot, tas nes sev līdzi oļus un nelielas nogulsnes. Ūdens termiskās iedarbības dēļ ledus šo materiālu izkausē un izmet. Tas noved pie tā saucamās okeāna pludināšanas procesa veidošanās, kas nonāk okeānā. Kad mēs redzam fosilās atradnes no šī perioda, mēs varam uzzināt, kur ledājs atradās, cik tālu tas stiepās utt.
Ledāju cēloņi
Pētnieki uzskata, ka ledus laikmets rodas tāpēc, ka Zemes klimats ir atkarīgs no nevienmērīgas saules virsmas sildīšanas. Tā, piemēram, ekvatoriālie reģioni, kur Saule atrodas gandrīz vertikāli virs galvas, ir vissiltākās zonas, un polārie reģioni, kur tā atrodas lielā leņķī pret virsmu, ir aukstākie. Tas nozīmē, ka atšķirība starp Zemes virsmas dažādu daļu sildīšanu virza okeāna-atmosfēras mašīnu, kas pastāvīgi cenšas nodot siltumu no ekvatoriālajiem reģioniem uz poliem.
Ja Zeme būtu parasta bumba, šī pārnešana būtu ļoti efektīva, un kontrasts starp ekvatoru un poliem ir ļoti mazs. Tā tas ir bijis arī iepriekš. Bet, tā kā tagad ir kontinenti, viņi nonāk šīs aprites ceļā, un tā plūsmu struktūra kļūst ļoti sarežģīta. Vienkāršās straumes tiek ierobežotas un mainītas - lielākoties kalnu dēļ, kas noved pie aprites modeļiem, kādus mēs šodien redzam, kuri regulē tirdzniecības vējus un okeāna straumes. Piemēram, viena no teorijām par to, kāpēc ledus laikmets sākās pirms 2,5 miljoniem gadu, šo parādību saista ar Himalaju kalnu pacelšanos. Himalaji joprojām aug ļoti strauji, un izrādās, ka šo kalnu esamība ļoti siltajā Zemes daļā kontrolē tādas lietas kā musonu sistēma. Kvartāra ledus laikmeta sākums ir saistīts arī ar Panamas stīgas slēgšanu,kas savieno Amerikas ziemeļus un dienvidus, kas neļāva siltumu pārnest no ekvatoriskā Klusā okeāna uz Atlantijas okeānu.
Ja kontinentu atrašanās vieta attiecībā pret otru un attiecībā pret ekvatoru ļautu cirkulācijai darboties efektīvi, tad polos būtu siltums, un visā zemes virsmā saglabātos samērā silti apstākļi. Siltuma daudzums, ko saņem Zeme, būtu nemainīgs un tikai nedaudz mainīgs. Bet, tā kā mūsu kontinenti rada nopietnus šķēršļus apritei starp ziemeļiem un dienvidiem, mums ir izteiktas klimatiskās zonas. Tas nozīmē, ka stabi ir samērā auksti un ekvatoriālie reģioni ir silti. Kad viss notiek tā, kā tas ir tagad, Zeme var mainīties saņemtā saules siltuma daudzuma variāciju dēļ.
Šīs variācijas ir gandrīz pilnīgi nemainīgas. Iemesls tam ir tas, ka laika gaitā Zemes ass mainās, tāpat kā Zemes orbīta. Ņemot vērā tik sarežģīto klimatisko zonējumu, orbītas izmaiņas varētu veicināt ilgtermiņa klimata izmaiņas, izraisot klimata svārstības. Tāpēc mums nav pastāvīgas apledojuma, bet gan apledojuma periodi, kurus pārtrauc silti periodi. Tas notiek orbītas izmaiņu ietekmē. Jaunākās orbītas izmaiņas tiek apskatītas kā trīs atsevišķi notikumi: viens ir 20 000 gadu garš, otrais ir 40 000 gadu garš un trešais ir 100 000 gadu vecs.
Tas noveda pie ciklisko klimata izmaiņu modeļa novirzēm ledus laikmeta laikā. Apledojums, visticamāk, radās šajā 100 000 gadu cikliskajā periodā. Pēdējais starplaču laikmets, kas bija tikpat silts kā pašreizējais, ilga apmēram 125 tūkstošus gadu, un pēc tam nāca garais ledus laikmets, kas aizņēma apmēram 100 tūkstošus gadu. Mēs tagad dzīvojam citā starpglaciālā laikmetā. Šis periods neturpināsies mūžīgi, tāpēc nākotnē mūs sagaida nākamais ledus laikmets.
Kāpēc ledus laikmets beidzas?
Orbītas izmaiņas maina klimatu, un izrādās, ka ledus laikmetus raksturo aukstu periodu, kas var ilgt līdz 100 tūkstošiem gadu, un siltu periodu pārmaiņus. Mēs tos saucam par ledāju (ledus) un starpglaciālo (starpglaciālo) laikmetu. Starpglaciālo laikmetu parasti raksturo aptuveni tādi paši apstākļi, kādus mēs novērojam šodien: augsts jūras līmenis, ierobežotas apledojuma zonas utt. Protams, un tagad Antarktīdā, Grenlandē un citās līdzīgās vietās ir ledāji. Bet kopumā klimatiskie apstākļi ir samērā silti. Tā ir starpglaciālu būtība: augsts jūras līmenis, siltas temperatūras apstākļi un kopumā diezgan vienmērīgs klimats.
Bet ledus laikmeta laikā gada vidējā temperatūra ievērojami mainās, veģetatīvās zonas ir spiestas pārvietoties uz ziemeļiem vai dienvidiem, atkarībā no puslodes. Reģioni, piemēram, Maskava vai Kembridža, vismaz ziemā kļūst neapdzīvoti. Kaut arī tos var apdzīvot vasarā, jo starp sezoniem ir spēcīgs kontrasts. Bet kas notiek patiesībā: aukstuma zonas ievērojami paplašinās, gada vidējā temperatūra pazeminās, un vispārējie klimatiskie apstākļi kļūst ļoti auksti. Kaut arī lielākie ledāju notikumi ir salīdzinoši ierobežoti laikā (iespējams, ap 10 000 gadu), viss ilgais aukstais burvestība var ilgt 100 000 gadus vai vairāk. Šādi izskatās ledāja-starpledus cikliskums.
Katra perioda ilguma dēļ ir grūti pateikt, kad mēs iziesim no pašreizējā laikmeta. Tas ir saistīts ar plākšņu tektoniku, kontinentu atrašanās vietu uz Zemes virsmas. Pašlaik Ziemeļpols un Dienvidpols ir izolēti: Antarktīda atrodas pie Dienvidpola, bet Ziemeļu Ledus okeāns - ziemeļdaļā. Sakarā ar to pastāv siltuma cirkulācijas problēma. Kamēr nemainīsies kontinentu atrašanās vieta, šis ledus laikmets turpināsies. Balstoties uz ilgtermiņa tektoniskām izmaiņām, var pieņemt, ka nākotnē būs nepieciešami vēl 50 miljoni gadu, līdz notiks nozīmīgas izmaiņas, kas ļaus Zemei iziet no ledus laikmeta.
Ģeoloģiskās sekas
Tas atbrīvo milzīgas kontinentālā šelfa vietas, kuras tagad ir applūdušas. Tas nozīmētu, piemēram, ka kādu dienu būs iespējams staigāt no Lielbritānijas uz Franciju, no Jaunās Gvinejas uz Dienvidaustrumu Āziju. Viena no kritiskākajām vietām ir Beringa šaurums, kas savieno Aļasku ar Austrumu Sibīriju. Tas ir diezgan sekls, apmēram 40 metru, tāpēc, ja jūras līmenis pazemināsies līdz simts metriem, tad šī teritorija kļūs par zemi. Tas ir svarīgi arī tāpēc, ka augi un dzīvnieki varēs migrēt caur šīm vietām un nokļūt reģionos, kur viņi šodien nevar nokļūt. Tādējādi Ziemeļamerikas kolonizācija ir atkarīga no tā saucamās Beringa.
Dzīvnieki un ledus laikmets
Ir svarīgi atcerēties, ka mēs paši esam ledus laikmeta “produkti”: mēs tā laikā attīstījāmies, tāpēc varam to izdzīvot. Tomēr tas nav indivīdu jautājums - tas ir visu iedzīvotāju jautājums. Mūsdienās problēma ir tāda, ka mūs ir pārāk daudz, un mūsu darbība ir ievērojami mainījusi dabiskos apstākļus. Dabiskos apstākļos daudziem dzīvniekiem un augiem, kurus mēs šodien redzam, ir sena vēsture un tie lieliski izdzīvo ledus laikmetu, lai gan ir arī tādi, kas nedaudz attīstās. Viņi migrē, pielāgojas. Ir jomas, kurās dzīvnieki un augi izdzīvoja ledus laikmetā. Šīs tā saucamās refugijas atradās tālāk uz ziemeļiem vai dienvidiem no to pašreizējā izplatības.
Bet cilvēka darbības rezultātā dažas sugas nomira vai izmira. Tas notika visos kontinentos, izņemot iespējamo Āfriku. Cilvēki iznīcināja milzīgu skaitu lielu mugurkaulnieku, proti, zīdītājus, kā arī marsupialiešus Austrālijā. To vai nu tieši izraisīja mūsu darbības, piemēram, medības, vai netieši - viņu dzīvotnes iznīcināšana. Dzīvnieki, kas šodien dzīvo ziemeļu platuma grādos, pagātnē ir dzīvojuši Vidusjūrā. Mēs esam iznīcinājuši šo reģionu tik daudz, ka šiem dzīvniekiem un augiem būs ļoti grūti to atkārtoti kolonizēt.
Globālās sasilšanas sekas
Normālos ģeoloģiskos apstākļos drīz mēs atkal būtu ledus laikmetā. Bet globālās sasilšanas dēļ, kas ir cilvēka darbības sekas, mēs to atliekam. Mēs to nevarēsim pilnībā novērst, jo iemesli, kas to izraisīja pagātnē, joprojām pastāv. Cilvēka darbība, dabā neparedzēts elements, ietekmē atmosfēras sasilšanu, kas, iespējams, jau ir izraisījusi nākamā ledāja aizkavēšanos.
Mūsdienās klimata pārmaiņas ir ļoti steidzams un aizraujošs jautājums. Ja Grenlandes ledus slānis kūst, jūras līmenis paaugstināsies par sešiem metriem. Agrāk, iepriekšējā starpledus laikmetā, kas bija apmēram pirms 125 tūkstošiem gadu, Grenlandes ledus slānis izkusa pamatīgi un jūras līmenis kļuva par 4–6 metriem augstāks nekā šodien. Tas, protams, nav pasaules gals, taču tas nav arī īslaicīgs sarežģījums. Galu galā Zeme ir atguvusies no katastrofām iepriekš, viņa spēs izdzīvot šo vienu.
Planētas ilgtermiņa perspektīvas nav sliktas, bet cilvēkiem tas ir cits jautājums. Jo vairāk pētījumu mēs veiksim, jo labāk mēs sapratīsim, kā mainās Zeme un kurp tas ved, jo labāk mēs saprotam planētu, kurā mēs dzīvojam. Tas ir svarīgi, jo cilvēki beidzot sāk domāt par jūras līmeņa maiņu, globālo sasilšanu un visu šo lietu ietekmi uz lauksaimniecību un cilvēkiem. Liela daļa no tā ir saistīta ar ledus laikmetu izpēti. Veicot šo pētījumu, mēs apgūstam ledāju mehānismus, un mēs varam šīs zināšanas izmantot proaktīvi, lai mēģinātu mazināt dažas no šīm pārmaiņām, kuras mēs paši izraisām. Tas ir viens no galvenajiem rezultātiem un viens no pētījumu mērķiem par ledus laikmetiem.
Protams, galvenās ledus laikmeta sekas ir milzīgās ledus loksnes. No kurienes nāk ūdens? Protams, no okeāniem. Un kas notiek ledus laikmetu laikā? Ledus veidojas nokrišņu rezultātā uz sauszemes. Sakarā ar to, ka ūdens neatgriežas okeānā, jūras līmenis pazeminās. Smagāko ledāju laikā jūras līmenis var pazemināties par vairāk nekā simts metriem.