Podaj przyczyny powstawania lodu lodowcowego na Antarktydzie. Lodowce Antarktydy topnieją od środka. To wiem

Jakie są przyczyny powstawania lodowców na Antarktydzie?

Badania prowadzone przez geologa Roberta DeConto z Uniwersytetu Massachusetts ustaliły alternatywną teorię wyjaśniającą, dlaczego 34 miliony lat temu Antarktyda nagle została pokryta lodowcami. Jego teoria podważa wcześniejsze poglądy na temat tworzenia się lodu.

Deconto, we współpracy z Davidem Pollardem z Pennsylvania State University, opublikował swoje odkrycia w czasopiśmie Nature z 16 stycznia. Jego prace były finansowane przez Narodową Fundację Nauki.

Naukowcy od dawna wiedzą, że Antarktyda nie zawsze była pokryta wielokilometrowymi warstwami lodu. Dawno, dawno temu kontynent ten był porośnięty zieloną roślinnością i chodziły po nim dinozaury” – mówi Deconto. „Uważa się, że Antarktyda, będąca wówczas częścią jednego kontynentu – Pangei, była strefą umiarkowaną porośniętą lasem tropikalnym.

Poprzednie badania mikroskamieniałości i chemii oceanów wykazały już, że lód Antarktyki tworzył się bardzo szybko – w ciągu maksymalnie 50 000 lat. Dramatyczne zmiany klimatyczne nastąpiły w epoce oligocenu i eocenu. Pozostaje tajemnicą – dlaczego tak się stało i dlaczego tak szybko?

Teoria wysunięta w latach 70. XX wieku sugerowała, że ​​siłą napędową zamarznięcia Antarktyki była tektonika płyt. Pangea się rozpadała. Australia przeniosła się dalej na północ, otwierając kanał oceaniczny znany jako Przejście Tasmańskie. Naukowcy doszli do wniosku, że ponieważ Ameryka Południowa dryfowała i oddalała się od Antarktydy, otworzyło się Pasaż Drake'a. Uważano, że jest to ostatnia przeszkoda dla prądu oceanicznego opływającego cały kontynent. Przepływ ten skierował cieplejsze wody północne i zapewnił chłód na kontynencie, a wody oceanu południowego. Teorię tę nazwano „izolacją termiczną”.

Deconto i Pollard postanowili ustalić, jak ważne dla szybkiego zamarzania Antarktydy było odkrycie południowych prądów oceanicznych. Wśród czynników, które wzięli pod uwagę: prądy oceaniczne; Płyty tektoniczne; zawartość dwutlenku węgla w atmosferze; oraz zmiany parametrów orbity Ziemi.

Korzystając z modelowania komputerowego, naukowcy zasadniczo zrekonstruowali obraz świata sprzed 34 milionów lat, w tym szczegółową topografię Antarktydy i rozmieszczenie dryfujących kontynentów. Topografia była szczególnie ważna, ponieważ jeśli jest dużo gór, mogą one służyć jako bardzo dobry katalizator wzrostu lodowców nawet w lecie.

Badanie wykazało, że kluczowym czynnikiem szybkiego ochłodzenia kontynentu i jego pokrycia lodem nie było odkrycie nowych prądów oceanicznych, ale zmiana zawartości dwutlenku węgla w atmosferze.

Dwutlenek węgla jest bardzo ważnym składnikiem wpływającym na zmiany klimatyczne. Obecne globalne ocieplenie i rosnący poziom CO2 w atmosferze mogą wskazywać, że lód Antarktydy topnieje bardzo szybko.

Jak wynika z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Geophysical Research Letters, pokrywa lodowa zachodniej Antarktydy pękła od wewnątrz, co może wyjaśniać, dlaczego duże góry lodowe nieustannie się na niej cieleją i dlaczego pokrywa lodowa tak szybko się zapada.

Pęknięcie spowodowane pęknięciem zachodniej pokrywy lodowej
Antarktyda u jej podnóża
© NASA/Nathan Kurtz

„Dziś nikt nie wątpi, że pokrywa lodowa Antarktydy Zachodniej stopi się, pytanie brzmi, kiedy to nastąpi. Powstawanie takich pęknięć i uskoków powoduje cofanie się lodowca w rekordowym tempie i zwiększa ryzyko, że obecne pokolenie ludzi będzie świadkiem całkowitego zapadnięcia się pokrywy lodowej.” – powiedział Ian Howat z Ohio State University (USA).

Howat i jego współpracownicy doszli do tych wniosków analizując zdjęcia satelitarne wykonane podczas jednej z ostatnich katastrof na Antarktydzie – wycielenia gigantycznej góry lodowej o powierzchni 582 kilometrów kwadratowych z zachodniej pokrywy lodowej pod koniec lipca 2015 roku.

Fotografie powierzchni uzyskane przez sondy Sentinel oraz mapy cieplne lodowca zebrane przez sondę Landsat 8 skłoniły naukowców do podejrzeń, że za powstanie tej gigantycznej góry lodowej odpowiedzialne są głębokie procesy zachodzące u samego podnóża masywu lodowego.

Aby przetestować tę teorię, klimatolodzy przestudiowali zdjęcia uzyskane przez te satelity 2-3 lata przed katastrofą oraz zdjęcia z ostatniego roku, a także odbyli kilka wypraw do tej części Antarktydy Zachodniej, gdzie według ich założeń przyczyna powstania zlokalizowano część tej góry lodowej.

Jak zauważają klimatolodzy, w poszukiwaniach pomógł im prosty trik często stosowany przez profesjonalnych fotografów - studiowali i analizowali tylko te zdjęcia, które satelity otrzymały o zachodzie i świcie, kiedy Słońce jest już prawie na horyzoncie, a jego promienie padają pod dużym kątem do powierzchnię Antarktydy.

Pozwoliło to naukowcom osiągnąć maksymalny kontrast obrazu i znaleźć przyczynę powstania megagóry lodowej – dwóch gigantycznych pęknięć w zachodniej pokrywie lodowej, rozciągających się na duże głębokości wewnątrz lodu w kierunku centralnej części tej masy lodowej.

Obydwa te uskoki, jak wykazała dalsza analiza danych, pojawiły się około dwa i trzy lata temu w tej części lodowca, która znajduje się na granicy wody, lądu i lodu, u samego podnóża pokrywy lodowej zachodniej. Obydwa pęknięcia pojawiły się pod koniec 2013 i 2014 r. i szybko rosły, zwiększając się długość o około 14 kilometrów rocznie i szerokość o około 110 metrów.

Według naukowców przyczyną narodzin tego pęknięcia jest wzrost temperatury morza, którego wody stale obmywają dolną część lodowca. Howat i jego współpracownicy uważają, że podobny proces doprowadził do powstania swego rodzaju „wnęki” w części lodowca, w której powstały te pęknięcia, i ostatecznie ta pustka spowodowała, że ​​lodowiec dosłownie zapadł się w sobie, tworząc gigantyczne pęknięcie. Howat i jego współpracownicy odkryli w zeszłym roku podobne procesy, które przyspieszają topnienie lodowców Grenlandii.

„Najbardziej niepokojące jest to, że podobne „doliny” istnieją w innych częściach masy lodowej, położonych jeszcze dalej w głębi lądu. Jeśli znajdujący się w nich lód osłabnie i pojawią się pęknięcia, wówczas tempo niszczenia lodowców Antarktydy i ich „ucieczki” do oceanu przyspieszy” – podsumowuje naukowiec.

Na to pytanie może odpowiedzieć tylko człowiek spragniony wiedzy, pragnący odkryć wszystkie tajemnice natury, który odważył się żyć i pracować na lodowcu przez wiele dni, a często miesięcy. Najwyraźniej niewiele lat dzieli nas od tej szczęśliwej dla ludzkości chwili, kiedy kosmonauci, którzy udali się na świecący dysk Księżyca, będą mieli okazję „spojrzeć na swoją rodzimą Ziemię z zewnątrz”, zobaczyć kulę ziemską jako całość . A nasz ukochany pojawi się przed nimi jako gigantyczna niebieska kropla wody wisząca w czerni kosmosu. Nie jest to zaskakujące, ponieważ powierzchnię Ziemi pokrywa ponad 70% wód jednego Oceanu Światowego, podzielonego kontynentami na cztery duże obszary wodne: Pacyfik, Atlantyk, Ocean Indyjski, Arktyka...

Ocean Lodu

Ale są inni na ziemi ocean i składa się nie tylko z wody w stanie ciekłym, ale także ze stałego - lód. I pojawia się jako biała szata na niebieskim tle. Obecnie ten płaszcz jest dość zniszczony; zachował się na ciele Ziemi jedynie w odrębnych płatach, z których największą „łatą” jest lodowy kontynent Antarktydy. Ale nie tak dawno temu, jeśli weźmiemy pod uwagę wiek Ziemi jako planety, zaledwie 10–12 tysięcy lat temu, płaszcz lodowy opadł aż do umiarkowanych szerokości geograficznych półkuli północnej, pokrywając większość lądu na południe od równika. Prawie Poziom Oceanu Światowego podniósł się o 200 metrów kiedy większość tego lodu się stopiła.

Lód - faza stała wody

Lód - faza stała wody. Masowa przemiana wody w lód oznacza przejście do ostatniego etapu powstawania minerałów. Lód najbardziej różni się od wszystkich innych niska temperatura topnienia. Dlatego krystalizuje ze stopu, którym jest zasadniczo woda, tylko w niskich temperaturach. Po utworzeniu lód sam stwarza warunki sprzyjające jego dalszemu rozprzestrzenianiu się. Lód jest jedynym minerałem na Ziemi, który nie może służyć jako substrat do rozwoju jakiejkolwiek formy życia organicznego. Do krystalizacji lodu potrzebna jest temperatura poniżej zera, zatem pojawia się on tylko wtedy, gdy lato jest zbyt krótkie i chłodne, aby śnieg, który spadł zimą, całkowicie się stopił. Takich miejsc na świecie nie ma jeszcze zbyt wiele. Ale gdy tylko atmosfera ziemska i jej dolne warstwy ostygną dość mocno – średnio o 2-3° rocznie, woda szybko zacznie zamieniać się w lód, najpierw w regionach górskich i polarnych, a następnie, gdy wzrost w przestrzeniach lodowych doprowadzi do nowego ochłodzenia, lód rozprzestrzeni się na bardziej południowe szerokości geograficzne. Proces ten powtarzał się wielokrotnie na Ziemi. Potężna pokrywa lodowa pokryła połowę Europy i rozległe terytoria Azji i Ameryki, sięgając szerokości geograficznej Hawany. Całkowita objętość lodu kontynentalnego była wówczas trzykrotnie większa niż objętość wszystkich współczesnych lodowców. Rola epoki lodowcowej w życiu Ziemi jest ogromna. Dość powiedzieć, że to właśnie w drugiej epoce międzylodowcowej człowiek nauczył się rozpalać ogień.

Skorupa śnieżna Ziemi

Jeśli mówimy o skorupach Ziemi, można zauważyć, że człowiek zna pięć koncentrycznych sfer, w których zamknięta jest Ziemia: litosfera to kula kamienna, hydrosfera to kula wodna, biosfera to sfera życia, atmosfera to powietrze... Niektórzy uważają, że powstała już sztuczna powłoka - technosfera lub, jak to nazwał akademik Wernadski, „noosfera”. Jest to kwestia kontrowersyjna. Równie kontrowersyjna jest kwestia istnienia chionosfery - skorupa śnieżna Ziemi.

Na lodowcach nie ma nic żywego

Na lodowcach nie ma nic żywego. Tylko przypadkiem wiatr z doliny poniesie tam pięknego motyla i spalony zimnem spadnie na śnieg, który pod nim lekko się roztopi; Wiele takich motyli zabitych przez lód można spotkać na lodowcach górskich Azji Środkowej. Gdy tylko powietrzny olbrzym, sęp śnieżny-kumai, przeleci nad lodowcami, pobiegnie, aby uciec przed lampartem śnieżnym, kozicą górską - teke, na Antarktydzie - niezdarny nastoletni pingwin będzie wędrował z ciekawości po Arktyce - niedźwiedź polarny potężnymi skokami przetnie kopułę lodowca, kierując się z jednego morza arktycznego do drugiego... Ale wszyscy oni są podróżnikami tranzytowymi, śpieszącymi do jak najszybszego opuszczenia niegościnnej chionosfery.

Lodowce kształtują klimat

Zajęte jest około 16 milionów kilometrów kwadratowych, czyli ponad jedna dziesiąta powierzchni Ziemi lodowce. Objętość lodu w nich wynosi 30 milionów kilometrów sześciennych. Lodowce są produktem klimatu. Podobnie jak elektroniczne maszyny przechowujące, chłoną informacje klimatyczne – wszystkie niezliczone zmiany pogody – „zapamiętują”, podsumowują i „wybierając” decydujący trend, reagują na niego swoim zachowaniem. Pogoda może się zmienić w każdy sposób - ocieplenie następuje po chłodzie, opady śniegu po deszczu i mgle... Przewaga takich warunków, które przyczyniają się do rozwoju lodowców, może być bardzo trudna do zauważenia w niekończącym się łańcuchu pogody. Dopiero reakcja lodowca, zmiana jego wielkości, pokaże „ogólną linię” wszelkich zmian pogody i klimatu.

Wydaje się, że nie ma nic bardziej bolesnego niż uzależnienie od pogody,

- napisał Ryszarda Bairda jako pierwszy odwiedził oba bieguny Ziemi. Jakoś zmniejszyć tę zależność jest zadaniem geofizyków, w tym tych, którzy badają lodowe przestrzenie naszej planety. W końcu lód na powierzchni Ziemi odgrywa ważną rolę w kształtowaniu współczesnego klimatu. A lodowce pełnią rolę „przewodników klimatu”... Przyszła ludzkość pokryje białe plamy lodowców siecią stacji badawczych; nauczy się wykorzystywać lodowce jako pomoc w bardzo trudnym zadaniu przewidywania klimatu. Wioski naukowe pod flagami różnych krajów świata istnieją na lodowatej Antarktydzie nieprzerwanie od dziesięcioleci. Podczas Międzynarodowego Roku Geofizycznego naukowcy z 26 krajów badali lodowce w różnych częściach globu. Sto trzy stałe stacje prowadziły obserwacje bezpośrednio na lodowcach.

Winiki wyszukiwania

Winiki wyszukiwania prowadzone przez naukowców na Antarktydzie są naprawdę rewelacyjne: lodowy kontynent otrzymuje latem więcej ciepła słonecznego niż kraje równikowe pomimo niskiej pozycji słońca nad horyzontem. Okazuje się, że niską wysokość słońca rekompensuje całodobowy dopływ światła słonecznego, duża przejrzystość powietrza i niskie zachmurzenie. Więcej 100 tysięcy kalorii ciepła przybywa rocznie na każdy centymetr kwadratowy do centrum Antarktydy, tak samo jak do słonecznego kurortu Krym... Dlaczego słońce nie jest w stanie pokonać zimna? Dlaczego na Antarktydzie jest zimno? Rzecz w tym, że sam lód zapewnia prostą, ale potężną ochronę przed promieniami słonecznymi. Ochroną tą jest biała powierzchnia śniegu, która odbija prawie całe docierające do niej ciepło. Ze 100 tysięcy kalorii na centymetr kwadratowy pozostaje tylko 4-5 tysięcy, a śnieg, podgrzany o kilka stopni, uwalnia się do powietrza, którego temperatura (-50, -70°) jest bardzo daleka od topnienia temperatura śniegu.

Lód Arktyki i Antarktyki wcale nie jest wieczny. Obecnie, w obliczu zbliżającego się globalnego ocieplenia, spowodowanego kryzysem środowiskowym wynikającym z termicznego i chemicznego zanieczyszczenia atmosfery, topnieją potężne osłony zmarzniętej wody. Grozi to wielką katastrofą dla rozległego terytorium, które obejmuje nisko położone tereny przybrzeżne różnych krajów, przede wszystkim europejskich (na przykład Holandii).

Ale ponieważ pokrywa lodowa biegunów może zniknąć, oznacza to, że kiedyś powstała podczas rozwoju planety. „Białe czapki” pojawiły się – bardzo dawno temu – w pewnym ograniczonym przedziale historii geologicznej Ziemi. Lodowców nie można uważać za integralną własność naszej planety jako ciała kosmicznego.

Kompleksowe badania (geofizyczne, klimatologiczne, glacjologiczne i geologiczne) kontynentu południowego i wielu innych obszarów planety przekonująco udowodniły, że pokrywa lodowa Antarktydy powstała stosunkowo niedawno. Podobne wnioski wyciągnięto w odniesieniu do Arktyki.

Po pierwsze, dane z glacjologii (nauki o lodowcach) wskazują na stopniowy wzrost pokrywy lodowej w ciągu ostatnich tysiącleci. Na przykład zaledwie 5000 lat temu lodowiec pokrywający Morze Rossa miał znacznie mniejszą powierzchnię niż obecnie. Przyjmuje się, że zajmował wówczas jedynie połowę obecnego terytorium, które obejmował. Według niektórych ekspertów do chwili obecnej trwa powolne zamarzanie tego gigantycznego języka lodu.

Wiercenie studni w grubości lodu kontynentalnego przyniosło nieoczekiwane rezultaty. Jądra wyraźnie pokazały, jak na przestrzeni ostatnich 10-15 tysięcy lat zamarzały kolejne warstwy lodu. W różnych warstwach znaleziono zarodniki bakterii i pyłków roślin. W rezultacie pokrywa lodowa kontynentu rosła i aktywnie się rozwijała w ciągu ostatnich tysiącleci. Na proces ten miały wpływ czynniki klimatyczne i inne, ponieważ tempo tworzenia się warstw lodu jest różne.

Część bakterii znalezionych zamrożonych w lodzie Antarktyki (maksymalnie 12 tys. lat) ożywiono i zbadano pod mikroskopem. W tym samym czasie zorganizowano badania pęcherzyków powietrza uwięzionych w tych ogromnych warstwach zamarzniętej wody. Prace w tym obszarze nie zostały zakończone, ale jasne jest, że naukowcy mają dowody na skład atmosfery w odległej przeszłości.

Badania geologiczne potwierdziły, że zlodowacenie jest krótkotrwałym zjawiskiem naturalnym. Najstarsze globalne zlodowacenie odkryte przez naukowców miało miejsce ponad 2000 milionów lat temu. Potem te kolosalne katastrofy powtarzały się dość często. Zlodowacenie ordowiku przypada na epokę odległą od naszych czasów o 440 milionów lat. Podczas tego kataklizmu klimatycznego zginęło bardzo wiele bezkręgowców morskich. W tym czasie nie było innych zwierząt. Pojawiły się znacznie później, by stać się ofiarami kolejnych ataków zamrażających, które objęły niemal wszystkie kontynenty.

Najwyraźniej ostatnie zlodowacenie jeszcze się nie skończyło, ale cofnęło się na jakiś czas. Wielkie cofanie się lodu miało miejsce około 10 tysięcy lat temu. Od tego czasu potężne skorupy lodowe, które niegdyś pokrywały Europę, duże części Azji i Ameryki Północnej, pozostały tylko na Antarktydzie, na wyspach arktycznych i na wodach Oceanu Arktycznego. Współczesna ludzkość żyje w tzw. okresie. okres międzylodowcowy, który powinien zostać zastąpiony nowym postępem lodu. Chyba, że ​​najpierw całkowicie się stopią.

Geolodzy otrzymali wiele interesujących faktów na temat samej Antarktydy. Wielki Biały Kontynent najwyraźniej był kiedyś całkowicie wolny od lodu i miał równy i ciepły klimat. 2 miliony lat temu na jej wybrzeżach rosły gęste lasy, takie jak tajga. W przestrzeniach wolnych od lodu można systematycznie znajdować skamieniałości z późniejszego, środkowego trzeciorzędu - odciski liści i gałązek pradawnych roślin ciepłolubnych.

Następnie, ponad 10 milionów lat temu, pomimo rozpoczętego na kontynencie ochłodzenia, tutejsze połacie zajmowały rozległe gaje wawrzynowe, dęby kasztanowe, wawrzynowe, bukowe i inne rośliny subtropikalne. Można przypuszczać, że gaje te zamieszkiwały charakterystyczne dla tamtych czasów zwierzęta - mastodonty, szablozęby, hippariony itp. Ale o wiele bardziej uderzające są starożytne znaleziska na Antarktydzie.

Na przykład w środkowej części Antarktydy znaleziono szkielet skamieniałej jaszczurki Lystrozaur - niedaleko bieguna południowego, w wychodniach skalnych. Duży gad, długi na dwa metry, miał niezwykle okropny wygląd. Wiek znaleziska to 230 milionów lat.

Lystrozaury były, podobnie jak inne jaszczurki zwierzęce, typowymi przedstawicielami fauny ciepłolubnej. Zamieszkiwali gorące, bagniste niziny, obficie porośnięte roślinnością. Naukowcy odkryli cały pas w złożach geologicznych Republiki Południowej Afryki, przepełniony kośćmi tych zwierząt, zwany Strefą Lystrozaura. Coś podobnego znaleziono na kontynencie południowoamerykańskim, a także w Indiach. Jest oczywiste, że we wczesnym okresie triasu, 230 milionów lat temu, klimat Antarktydy, Hindustanu, Republiki Południowej Afryki i Ameryki Południowej był podobny, ponieważ mogły tam żyć te same zwierzęta.

Naukowcy szukają odpowiedzi na zagadkę narodzin lodowców - jakie globalne procesy, niewidoczne w naszej epoce międzylodowcowej, 10 tysięcy lat temu związały ogromną część lądu i Oceanu Światowego pod skorupą zastygłej wody? Co powoduje tak drastyczną zmianę klimatu. Żadna z hipotez nie jest na tyle przekonująca, aby została powszechnie przyjęta. Niemniej jednak warto pamiętać o tych najpopularniejszych. Wśród hipotez można wyróżnić trzy, umownie nazywane kosmiczną, planetarno-klimatyczną i geofizyczną. Każdy z nich preferuje pewną grupę czynników lub jeden decydujący czynnik, który stał się pierwotną przyczyną kataklizmu.

Hipoteza kosmiczna opiera się na danych z badań geologicznych i obserwacji astrofizycznych. Ustalając wiek moren i innych skał naniesionych przez pradawne lodowce, okazało się, że katastrofy klimatyczne występowały ze ścisłą częstotliwością. Ziemia zamarzła w przedziale czasu, który wydawał się specjalnie do tego przeznaczony. Każdy wielki trzask chłodu dzieli od pozostałych około 200 milionów lat. Oznacza to, że co 200 milionów lat dominacji ciepłego klimatu na planecie panowała długa zima i tworzyły się potężne czapy lodowe. Klimatolodzy zwrócili się w stronę materiałów zgromadzonych przez astrofizyków: co może być odpowiedzialne za tak niewiarygodnie długi czas między kilkoma powtarzającymi się (regularnie występującymi) zdarzeniami w atmosferze i hydrosferze obiektu kosmicznego? Być może z wydarzeniami kosmicznymi porównywalnymi pod względem skali i ram czasowych?

Obliczenia astrofizyków nazywają takie wydarzenie rewolucją Słońca wokół jądra galaktyki. Wymiary Galaktyki są niezwykle duże. Średnica tego kosmicznego dysku osiąga rozmiar około 1000 bilionów km. Słońce znajduje się w odległości 300 bilionów km od jądra galaktyki, więc pełny obrót naszej gwiazdy wokół centrum układu zajmuje tak kolosalnie dużo czasu. Najwyraźniej po drodze Układ Słoneczny przecina jakiś obszar Galaktyki, pod wpływem którego na Ziemi następuje kolejne zlodowacenie.

Hipoteza ta nie jest akceptowana w świecie naukowym, choć dla wielu wydaje się przekonująca. Naukowcy nie dysponują jednak faktami, na podstawie których mogliby to udowodnić lub przynajmniej przekonująco potwierdzić. Nie ma żadnych faktów potwierdzających wpływ galaktyczny na milionletnie wahania klimatu planety, nie ma nic poza dziwną zbieżnością liczb. Astrofizycy nie odkryli tajemniczego obszaru w Galaktyce, w którym Ziemia zaczyna zamarzać. Nie znaleziono rodzaju wpływu zewnętrznego, który mógłby spowodować coś takiego. Niektórzy sugerują spadek aktywności słonecznej. Wydaje się, że „zimna strefa” zmniejszyła intensywność przepływu promieniowania słonecznego, w wyniku czego Ziemia zaczęła otrzymywać mniej ciepła. Ale to tylko przypuszczenia.

Zwolennicy pierwotnej wersji wymyślili nazwę dla wyimaginowanych procesów zachodzących w układzie gwiazdowym. Całkowity obrót Układu Słonecznego wokół jądra galaktyki nazwano rokiem galaktycznym, a krótki okres, podczas którego Ziemia pozostaje w niekorzystnej „zimnej strefie”, nazwano kosmiczną zimą.

Niektórzy zwolennicy pozaziemskiego pochodzenia lodowców poszukują czynników zmiany klimatu nie w odległej Galaktyce, ale wewnątrz Układu Słonecznego. Po raz pierwszy takie założenie wysunięto w 1920 r., a jego autorem był jugosłowiański naukowiec M. Milankovic. Brał pod uwagę nachylenie Ziemi do płaszczyzny ekliptyki i nachylenie samej ekliptyki do osi Słońca. Zdaniem Milankovitcha tu należy szukać odpowiedzi na wielkie zlodowacenia.

Faktem jest, że w zależności od tych nachyleń najbardziej bezpośrednio określa się ilość energii promieniowania Słońca docierającej do powierzchni Ziemi. W szczególności różne szerokości geograficzne otrzymują różną liczbę promieni. Zmieniające się w czasie względne położenie osi Słońca i Ziemi powoduje wahania w ilości promieniowania słonecznego w różnych rejonach planety i w pewnych okolicznościach prowadzi do etapu naprzemiennych faz ciepłej i zimnej.

W latach 90 XX wiek hipoteza ta została dokładnie przetestowana przy użyciu modeli komputerowych. Uwzględniono liczne wpływy zewnętrzne na położenie planety względem Słońca – orbita Ziemi powoli ewoluowała pod wpływem pól grawitacyjnych sąsiednich planet, a trajektoria Ziemi ulegała stopniowym przeobrażeniom.

Francuski geofizyk A. Berger porównał uzyskane dane z danymi geologicznymi, z wynikami analizy radioizotopowej osadów morskich, pokazującymi zmiany temperatury na przestrzeni milionów lat. Wahania temperatury wód oceanicznych całkowicie pokrywały się z dynamiką procesu przekształcania orbity Ziemi. W rezultacie czynnik kosmiczny mógł równie dobrze spowodować początek ochłodzenia klimatu i globalnego zlodowacenia.

Nie można w tej chwili powiedzieć, że hipoteza Milankovicia została udowodniona. Po pierwsze, wymaga to dodatkowych kontroli długoterminowych. Po drugie, wśród naukowców panuje przekonanie, że procesy globalne nie mogą być wywołane działaniem tylko jednego czynnika, zwłaszcza zewnętrznego. Najprawdopodobniej nastąpiła synchronizacja działania różnych zjawisk naturalnych, a decydującą rolę w tej sumie miały elementy własne Ziemi.

Hipoteza planetarno-klimatyczna opiera się właśnie na tym stanowisku. Planeta jest ogromną maszyną klimatyczną, która swoim obrotem kieruje ruchem prądów powietrznych, cyklonów i tajfunów. Nachylone położenie względem płaszczyzny ekliptyki powoduje nierównomierne nagrzewanie jej powierzchni. W pewnym sensie sama planeta jest potężnym urządzeniem kontrolującym klimat. A jej wewnętrzne siły są przyczyną jego metamorfozy.

Do sił wewnętrznych zaliczają się prądy płaszczowe, czyli tzw. prądy konwekcyjne w warstwach stopionej materii magmowej tworzącej warstwę płaszcza leżącą pod skorupą ziemską. Ruchy tych prądów z jądra planety na powierzchnię powodują trzęsienia ziemi i erupcje wulkanów oraz procesy budowania gór. Te same prądy powodują powstawanie głębokich pęknięć w skorupie ziemskiej, zwanych strefami ryftów (dolinami) lub szczelinami.

Na dnie oceanu liczne są doliny ryftowe, których skorupa jest bardzo cienka i łatwo przebija się przez napór prądów konwekcyjnych. Aktywność wulkaniczna na tych obszarach jest niezwykle wysoka. Tutaj materiał płaszcza stale wylewa się z głębin. Zgodnie z hipotezą planetarno-klimatyczną, to wylewy magmy odgrywają decydującą rolę w oscylacyjnym procesie historycznej transformacji reżimu pogodowego.

W okresach największej aktywności uskoki szczelinowe na dnie oceanu uwalniają wystarczającą ilość ciepła, aby spowodować intensywne parowanie wody morskiej. Powoduje to gromadzenie się dużej ilości wilgoci w atmosferze, która następnie opada w postaci opadów na powierzchnię Ziemi. Na zimnych szerokościach geograficznych opady występują w postaci śniegu. Ponieważ jednak ich opadanie jest zbyt intensywne, a ilość duża, pokrywa śnieżna staje się potężniejsza niż zwykle.

Pokrywa śnieżna topi się niezwykle powoli; przez długi czas napływ opadów przewyższa ich odpływ - topnienie. W rezultacie zaczyna rosnąć i przekształca się w lodowiec. Klimat planety również stopniowo się zmienia, tworząc stabilny obszar nietopniejącego lodu. Po pewnym czasie lodowiec zaczyna się rozszerzać, ponieważ dynamiczny system nierównomiernego dopływu i odpływu nie może pozostać w równowadze, a lód rośnie do niewiarygodnych rozmiarów i wiąże prawie całą planetę.

Jednak maksimum zlodowacenia staje się jednocześnie początkiem jego degradacji. Po osiągnięciu punktu krytycznego, ekstremum, wzrost lodu zatrzymuje się, napotykając uparty opór innych czynników naturalnych. Dynamika uległa odwróceniu; wzrost ustąpił miejsca spadkowi. Zwycięstwo „lata” nad „zimą” nie następuje jednak od razu. Początkowo rozpoczyna się przedłużająca się „wiosna” trwająca kilka tysięcy lat. Jest to zmiana krótkich napadów zlodowacenia na ciepłe interglacjały.

Cywilizacja ziemska ukształtowała się w epoce tzw. Interglacjał holoceński. Rozpoczęło się około 10 000 lat temu, a według modeli matematycznych zakończy się pod koniec III tysiąclecia naszej ery, tj. około 3000. Od tego momentu rozpocznie się kolejny trzask chłodu, który osiągnie apogeum po 8000 naszego kalendarza.

Głównym argumentem hipotezy planetarno-klimatycznej jest fakt okresowych zmian aktywności tektonicznej w dolinach ryftowych. Prądy konwekcyjne w wnętrznościach Ziemi wzbudzają skorupę ziemską z różną siłą, co prowadzi do istnienia takich epok. Geolodzy dysponują materiałami, które przekonująco dowodzą, że wahania klimatyczne są chronologicznie powiązane z okresami największej aktywności tektonicznej podłoża.

Osady skalne pokazują, że kolejnemu ochłodzeniu klimatu towarzyszyły znaczne ruchy potężnych bloków skorupy ziemskiej, czemu towarzyszyło pojawianie się nowych uskoków i szybkie uwalnianie gorącej magmy zarówno z nowych, jak i starych szczelin. Jednak tym samym argumentem posługują się zwolennicy innych hipotez w celu potwierdzenia ich poprawności.

Hipotezy te można uznać za odmiany jednej hipotezy geofizycznej, ponieważ opiera się ona na danych dotyczących geofizyki planety, a mianowicie w swoich obliczeniach opiera się wyłącznie na paleogeografii i tektonice. Tektonika bada geologię i fizykę procesu ruchu bloków skorupy ziemskiej, a paleogeografia bada konsekwencje takiego ruchu.

W wyniku wielomilionowych przemieszczeń kolosalnych mas materii stałej na powierzchni Ziemi, zarysy kontynentów, a także topografia uległy znaczącym zmianom. Fakt występowania na lądzie grubych warstw osadów morskich lub mułów dennych bezpośrednio wskazuje na ruchy bloków skorupy ziemskiej, którym towarzyszy ich osiadanie lub wypiętrzenie w tym rejonie. Na przykład region moskiewski jest zbudowany z dużych ilości wapienia, obfitującego w pozostałości liliowców i koralowców, a także skał ilastych zawierających muszle amonitów z masy perłowej. Wynika z tego, że terytorium Moskwy i okolic zostało zalane wodą morską co najmniej dwukrotnie - 300 i 180 milionów lat temu.

Za każdym razem w wyniku przemieszczania się ogromnych bloków skorupy następowało obniżenie lub wypiętrzenie pewnego jej odcinka. W przypadku osiadania wody oceaniczne wdarły się na kontynent, nastąpił postęp mórz i transgresja. W miarę jak morza się podnosiły, cofały się (regresja), zwiększała się powierzchnia lądu, a w miejscu dawnego basenu solnego często pojawiały się pasma górskie.

Ocean jest potężnym regulatorem, a nawet generatorem klimatu Ziemi ze względu na jego kolosalną pojemność cieplną i inne unikalne właściwości fizyczne i chemiczne. Ten zbiornik wodny kontroluje najważniejsze przepływy powietrza, skład powietrza, opady i temperatury na rozległych obszarach lądowych. Naturalnie zwiększenie lub zmniejszenie jego powierzchni wpływa na charakter globalnych procesów klimatycznych.

Każda transgresja znacznie zwiększała obszar wód słonych, natomiast regresja mórz znacznie zmniejszała ten obszar. W związku z tym wystąpiły wahania klimatyczne. Naukowcy odkryli, że okresowe ochłodzenie planet w przybliżeniu zbiegło się w czasie z okresami regresji, podczas gdy przemieszczaniu się mórz na ląd niezmiennie towarzyszyło ocieplenie klimatu. Wydaje się, że odkryto inny mechanizm globalnych zlodowaceń, być może najważniejszy, jeśli nie jedyny. Ruchom tektonicznym towarzyszy jednak inny czynnik klimatyczno-twórczy – zabudowa gór.

Postęp i odwrót wód oceanicznych biernie towarzyszył wzrostowi lub zniszczeniu pasm górskich. Skorupa ziemska pod wpływem prądów konwekcyjnych marszczyła się tu i ówdzie w łańcuchy najwyższych szczytów. Dlatego też w dalszym ciągu wyłączną rolę w długoterminowych wahaniach klimatycznych należy przypisywać procesowi budowania gór (orogenezy). Od tego zależała nie tylko powierzchnia oceanu, ale także kierunek przepływów powietrza.

Jeśli zniknęło pasmo górskie lub pojawiło się nowe, ruch dużych mas powietrza zmienił się dramatycznie. W związku z tym zmienił się długoterminowy reżim pogodowy na tym obszarze. Zatem w wyniku zabudowania gór na całej planecie radykalnie zmienił się lokalny klimat, co doprowadziło do ogólnej degeneracji klimatu Ziemi. W rezultacie wyłaniający się trend w kierunku globalnego ochłodzenia tylko nabrał tempa.

Ostatnie zlodowacenie wiąże się z erą alpejskiej zabudowy górskiej, która kończy się na naszych oczach. Rezultatem tej orogenezy był Kaukaz, Himalaje, Pamir i wiele innych najwyższych systemów górskich na planecie. Erupcje wulkanów Santorini, Wezuwiusz, Bezymiany i inne zostały sprowokowane właśnie tym procesem. Można powiedzieć, że dziś hipoteza ta dominuje we współczesnej nauce, chociaż nie jest w pełni udowodniona.

Hipoteza otrzymała nieoczekiwany rozwój i znalazła zastosowanie w klimatologii Antarktydy. Kontynent lodowy swój obecny wygląd zawdzięcza w całości tektonice, jednak decydującej roli nie odegrała ani regresja, ani zmiany prądów powietrza (czynniki te uważa się za drugorzędne). Główny czynnik wpływający należy nazwać chłodzeniem wodnym. Natura zamroziła Atlantydę dokładnie w taki sam sposób, w jaki człowiek chłodzi reaktor jądrowy.

„Nuklearna” wersja hipotezy geofizycznej opiera się na teorii dryfu kontynentalnego i znaleziskach paleontologicznych. Współcześni naukowcy nie wątpią w istnienie ruchu płyt kontynentalnych. Ponieważ bloki skorupy ziemskiej są ruchome w wyniku konwekcji płaszcza, przemieszczaniu się temu towarzyszy poziome przemieszczenie samych kontynentów. Pełzają powoli, z prędkością 1-2 cm rocznie, wzdłuż stopionej warstwy płaszcza.

Względne położenie kontynentów zmieniało się z biegiem czasu, co miało wpływ na klimat Ziemi, ponieważ od niego zależały prądy powietrzne i oceaniczne. Skamieniałe kości Lystrozaura na Antarktydzie i niezwykle liczne podobne znaleziska w Afryce, Ameryce Południowej i Indiach potwierdzają przypuszczenie naukowców, że kiedyś wszystkie te południowe ziemie, w tym Australia, zostały zjednoczone w jeden superkontynent.

Pojedynczy południowy kontynent Gondwany istniał przez ponad 200 milionów lat: od 240 do 35 milionów lat temu. Około 35 milionów lat temu ruchy tektoniczne skorupy ostatecznie podzieliły ją na obecne „kawałki”, z których jedną była Antarktyda. Rozłam miał negatywny wpływ na jej klimat, ponieważ znalazła się w izolacji.

Wcześniej wybrzeże Antarktyki obmywały tylko dwa zimne prądy, których działanie było w pełni kompensowane ciepłymi prądami oceanicznymi pochodzącymi z Australii, zadokowanej przez Antarktydę. Po tym jak wszystkie kawałki superkontynentu rozeszły się w różnych kierunkach i pozostawiły Antarktydę samą na środku oceanu, zaczęła ona być aktywnie obmywana przez wiele prądów, które z czasem utworzyły ciągły strumień – tzw. prąd okołobiegunowy.

Otaczał Antarktydę i zyskiwał na sile, gdy „piąty ocean” – południowe wody regionu Antarktydy – rósł i pogłębiał się. W każdej sekundzie prąd niesie więcej wody niż wszystkie rzeki na planecie, co nie jest zaskakujące, biorąc pod uwagę średnią głębokość „oceanu południowego” wynoszącą 3 km. Prąd pokrywa wszystkie warstwy wody aż do samego dna, będąc największą barierą klimatyczną w przyrodzie. Ta fantastyczna bariera pochłania całe ciepło dostarczane do białego kontynentu z zewnątrz.

Okazało się, że wystarczy spadek temperatury powietrza w rejonie Antarktyki o zaledwie 3°C, aby bariera zaczęła działać jak lodówka. Teraz wzrost pokrywy śnieżnej i lodowej był nieunikniony, nawet jeśli na kontynencie utrzymał się stosunkowo ciepły reżim. Lodowiec stopniowo, w procesie wzrostu, wypierał ciepło na obrzeża, gdzie było pochłaniane przez prąd okołobiegunowy.

Jeśli na początku kenozoiku klimat na planecie był znacznie cieplejszy niż obecnie, to z powodu epok lodowcowych spowodowanych rozległym wypiętrzeniem lądu stopniowo zbliżał się do stanu współczesnego. Strefy klimatyczne zaczęły być coraz wyraźniej widoczne. W wyniku stopniowego ochłodzenia ciepłolubna flora stopniowo cofała się na południe, ustępując miejsca lasom liściastym i iglastym w strefie umiarkowanej. Ostatnia epoka lodowcowa w kenozoiku zakończyła się około 10-12 tysięcy lat temu. Epoki ochłodzenia przyczyniły się do powstania lodowców górskich na planecie i wzrostu skali zlodowacenia Antarktydy.
Jak pojawił się wyjątkowy kontynent Antarktyda? To nie tylko najwyższy kontynent, ale także obszar największego zlodowacenia na Ziemi. Charakterystycznymi cechami Antarktydy są gruba pokrywa lodu kontynentalnego i surowość warunków naturalnych, które są określone przez położenie kontynentu wokół bieguna południowego, a także relacje między lądem a morzem na wysokich południowych szerokościach geograficznych.
Grubość skorupy lodowej Antarktydy wynosi średnio 2 tysiące m, ale w niektórych obszarach osiąga wysokość czterech kilometrów. Według przybliżonych szacunków całkowita objętość lodu kontynentalnego wynosi tutaj 22 miliony km3, co oznacza, że ​​87% objętości lodu Ziemi koncentruje się na Antarktydzie.
Nigdzie na naszej planecie temperatury przez cały rok nie są tak niskie, jak na kontynencie antarktycznym. W szczególności średnia roczna temperatura powietrza w centralnych obszarach osiąga 55–57 °C poniżej zera. Antarktyda jest największym źródłem zimna na naszej planecie. Jej lodowa skorupa ma ogromną zdolność odbijania promieni słonecznych. W takich warunkach klimatyzacja byłaby nieodpowiednia, ale jest nam potrzebna dzisiaj, latem, kiedy termometr sięga 30-40 stopni Celsjusza. Nowoczesny sprzęt odgrywa dużą rolę w naszym życiu. pomaga wyjść z trudnych sytuacji. Wybierając technologię, należy zwrócić uwagę na jakość.

Według współczesnych badań naukowych, podczas długiego dnia polarnego całkowite promieniowanie nad Antarktydą zbliża się do równikowego, ale około 90% tego promieniowania słonecznego odbija się z powrotem do atmosfery. Tworzenie się pokrywy lodowej nastąpiło 25-30 milionów lat temu, o czym świadczą dane z badań osadów Oceanu Światowego. Nawet na początku ery kenozoicznej na Antarktydzie utrzymywał się umiarkowany, chłodny klimat.
Wraz z ochłodzeniem planety w górach Gamburtsev na Antarktydzie Wschodniej początkowo utworzyły się raczej małe lodowce, ale stopniowo, otrzymując obfite odżywianie w postaci śniegu, schodziły z gór na równinę. Zaczęła tworzyć się masywna pokrywa lodowa. Przez długi czas Australia była połączona z Antarktydą, ale około 35 milionów lat temu została oderwana.
Wody zimnego prądu, najpotężniejszego we współczesnym systemie oceanicznym, wlewały się do pogłębiającej się i rozszerzającej cieśniny między Australią a Antarktydą. Niesie dwa razy więcej wody niż wszystkie rzeki naszej planety razem wzięte. W rezultacie powstała naturalna bariera, która uniemożliwiała przenikanie ciepła do obszaru Antarktyki.
Bariera prądu okołobiegunowego do dziś chroni gigantyczną skorupę lodowcową Antarktydy przed zniszczeniem. Ponadto bliskość ogromnej masy lodowej do dość ciepłych basenów oceanicznych zapewnia na półkuli południowej naszej planety warunki do wzmożonej cyrkulacji atmosferycznej przez cały rok.
Rozkład ciśnienia w górnych warstwach atmosfery powoduje napływ stosunkowo ciepłego i wilgotnego powietrza znad oceanu do Antarktydy, co powoduje opady atmosferyczne zasilane zlodowaceniami. Obecnie pokrywa lodowa Antarktydy odgrywa ważną rolę w globalnym systemie cyrkulacji atmosferycznej na planecie. Zniknięcie ogromnej skorupy lodowej przyczyniłoby się do zmniejszenia kontrastu temperatur, osłabienia międzyrównoleżnikowych przepływów powietrza i faktycznego zatarcia granic stref geograficznych i klimatycznych. To z kolei doprowadziłoby do mniej kontrastujących warunków naturalnych i gwałtownego zmniejszenia szerokiej różnorodności życia na naszej planecie.