Bayangkan cakrawala Chicago. Sekarang bayangkan ia di bawah hampir 2 batu (3 kilometer) ais. Itulah landskap yang kelihatan pada puncak zaman ais terakhir.
Dalam skop sejarah geologi baru-baru ini, ini tidak akan menjadi pemandangan yang luar biasa. Pada masa lalu 2.6 juta tahun (atau yang dikenali sebagai Tempoh Kuarter), planet ini telah mengalami lebih daripada 50 zaman ais, dengan tempoh interglacial yang lebih panas di antara.
Tetapi apa yang menyebabkan lembaran ais dan glasier berkembang secara berkala? Umur ais didorong oleh faktor-faktor yang kompleks dan saling berkaitan, yang melibatkan kedudukan Bumi dalam sistem suria dan lebih banyak pengaruh tempatan, seperti tahap karbon dioksida. Para saintis masih berusaha untuk memahami bagaimana sistem ini berfungsi, terutamanya kerana perubahan iklim disebabkan oleh manusia mungkin telah mematahkan kitaran secara kekal.
Tidak sampai beberapa abad yang lalu para saintis mula mengenali petunjuk membeku dalam masa lalu. Pada abad pertengahan abad ke-19, naturalis Swiss-Amerika Louis Agassiz mendokumenkan tanda-tanda bahawa glasier telah ditinggalkan di Bumi, seperti batu luar dan tumpukan serpihan raksasa, yang dikenali sebagai moraines, yang disyaki gletser kuno telah dibawa dan menolak jarak jauh.
Pada akhir abad ke-19, saintis telah menamakan empat zaman es yang berlaku semasa Epoch Pleistocene, yang berlangsung dari sekitar 2.6 juta tahun yang lalu sehingga kira-kira 11,700 tahun yang lalu. Walau bagaimanapun, tidak sampai dekad kemudian, para penyelidik menyadari bahawa tempoh yang sejuk ini datang dengan lebih kerap.
Satu kejayaan besar dalam pemahaman kitaran zaman ais datang pada tahun 1940-an, apabila ahli astrofizik Serbia Milutin Milankovitch mencadangkan apa yang dikenali sebagai kitaran Milankovitch, pandangan tentang pergerakan Bumi yang masih digunakan untuk menjelaskan variasi iklim hari ini.
Milankovitch menggariskan tiga cara utama orbit bumi berbeza dengan matahari, Mark Maslin, seorang profesor paleoklimatologi di University College London, memberitahu Live Science. Faktor ini menentukan berapa banyak sinaran suria (dengan kata lain, haba) mencapai planet ini.
Pertama, terdapat bentuk orbit Bumi yang mengelilingi matahari, yang bervariasi dari hampir bulat ke elips pada kitaran 96,000 tahun. "Sebab mengapa ia mempunyai tonjolan adalah kerana Jupiter, yang merupakan 4% daripada jisim sistem solar kita, mempunyai kesan graviti yang kuat, yang mengalihkan orbit Bumi keluar dan kemudian kembali," jelas Maslin.
Kedua, terdapat kecenderungan Bumi, yang merupakan sebab kita mempunyai musim. Paksi putaran miring bumi bermaksud satu hemisfera sentiasa bersandar dari matahari (menyebabkan musim sejuk) manakala yang lain bersandar ke arah matahari (menyebabkan musim panas). Sudut kecondongan ini berbeza-beza pada kitaran kira-kira 41,000 tahun, yang mengubah betapa melampau musim, kata Maslin. "Jika lebih tegak, tentu saja musim panas akan menjadi kurang hangat dan musim sejuk akan menjadi sedikit kurang sejuk."
Ketiga, terdapat gumpalan paksi miring bumi, yang bergerak seolah-olah ia berputar atas. "Apa yang berlaku ialah, momentum sudut Bumi akan bulat dan bulat sangat cepat sekali sehari menyebabkan paksi menjadi goyah sekitar juga," kata Maslin. Gegaran itu berlaku pada kitaran 20,000 tahun.
Milankovitch mengenal pasti bahawa keadaan orbital untuk musim panas yang sejuk adalah pendahulu yang sangat penting untuk zaman ais. "Anda sentiasa akan mempunyai ais pada musim sejuk," kata Maslin. "Untuk membina zaman ais, anda perlu mempunyai beberapa es yang hidup sepanjang musim panas."
Tetapi, untuk beralih ke zaman ais, fenomena orbit sahaja tidak mencukupi. Penyebab sebenar zaman ais adalah maklum balas asas dalam sistem iklim, kata Maslin. Para saintis masih menggoda bagaimana pelbagai faktor alam sekitar mempengaruhi glaciation dan deglaciation, tetapi penyelidikan baru-baru ini telah mencadangkan bahawa tahap gas rumah hijau di atmosfer memainkan peranan penting.
Sebagai contoh, para saintis di Institut Penyelidikan Impak Iklim Potsdam (PIK) di Jerman telah menunjukkan bahawa permulaan zaman ais yang lalu telah dicetuskan terutamanya oleh penurunan karbon dioksida dan peningkatan dramatik karbon dioksida di atmosfera, menyebabkan pelepasan, mungkin telah menimbulkan permulaan umur ais seterusnya sehingga 100,000 tahun.
"Seperti tiada daya lain di planet ini, zaman ais telah membentuk persekitaran global dan dengan itu menentukan pembangunan tamadun manusia," kata Hans Joachim Schellnhuber, pengarah PIK dan pengarang bersama salah satu kajian itu, dalam satu kenyataan pada tahun 2016. "Sebagai contoh, kita berhutang tanah subur kita pada zaman ais terakhir yang juga mengukir landskap hari ini, meninggalkan glasier dan sungai di belakang, membentuk fjords, moraines dan tasik. Walau bagaimanapun, hari ini manusia dengan pelepasannya daripada membakar bahan api fosil yang menentukan perkembangan masa depan planet ini. "
