APA ITU ZAMAN AIS?

Send

Para saintis telah lama mengetahui bahawa Bumi melalui kitaran perubahan iklim. Oleh kerana perubahan orbit Bumi, faktor geologi, dan / atau perubahan output Suria, Bumi kadang-kadang mengalami penurunan yang signifikan pada suhu permukaan dan atmosfera. Ini mengakibatkan jangka masa glasiasi jangka panjang, atau apa yang lebih dikenali sebagai "zaman ais".

Tempoh ini dicirikan oleh pertumbuhan dan pengembangan lapisan ais di seluruh permukaan Bumi, yang berlaku setiap beberapa juta tahun. Secara definisi, kita masih berada di zaman ais yang terakhir - yang bermula pada zaman akhir Pliosen (kira-kira 2.58 juta tahun yang lalu) - dan pada masa ini berada dalam masa interglasial, yang dicirikan oleh pengunduran glasier.

Definisi:

Walaupun istilah "zaman ais" kadang-kadang digunakan secara bebas untuk merujuk pada masa-masa dingin dalam sejarah Bumi, ini cenderung mempercayai kerumitan masa-masa glasial. Definisi yang paling tepat adalah bahawa zaman ais adalah tempoh ketika lapisan ais dan glasier berkembang di seluruh planet, yang sesuai dengan penurunan suhu global yang ketara dan dapat bertahan selama berjuta-juta tahun.

Semasa zaman ais, terdapat perbezaan suhu yang signifikan antara khatulistiwa dan kutub, dan suhu di permukaan laut dalam juga terbukti menurun. Ini membolehkan glasier besar (setanding dengan benua) berkembang, meliputi sebahagian besar permukaan bumi. Sejak Era Pra-Cambrian (sekitar 600 juta tahun yang lalu), zaman ais telah berlaku pada selang waktu yang luas sekitar 200 juta tahun.

Sejarah Pengajian:

Saintis pertama yang berteori mengenai masa glasier masa lalu adalah jurutera dan geografi Switzerland abad ke-18 Pierre Martel. Pada tahun 1742, ketika mengunjungi lembah Alpine, dia menulis tentang penyebaran batu-batu besar dalam formasi yang tidak menentu, yang oleh penduduk tempatan dikaitkan dengan glasier pernah meluas lebih jauh. Penjelasan serupa mulai muncul pada dekad-dekad berikutnya untuk corak sebaran batu yang serupa di bahagian lain di dunia.

Dari pertengahan abad ke-18 dan seterusnya, para sarjana Eropah semakin mula memikirkan ais sebagai alat untuk mengangkut bahan berbatu. Ini termasuk kehadiran batu di kawasan pesisir di negara-negara Baltik dan semenanjung Skandinavia. Namun, ahli geologi Denmark-Norway, Jens Esmark (1762–1839) yang pertama kali berpendapat adanya urutan zaman ais di seluruh dunia.

Teori ini diperincikan dalam makalah yang diterbitkannya pada tahun 1824, di mana ia mengusulkan agar perubahan iklim Bumi (yang disebabkan oleh perubahan orbitnya) bertanggung jawab. Ini diikuti pada tahun 1832 oleh ahli geologi Jerman dan profesor perhutanan Albrecht Reinhard Bernhardi berspekulasi tentang bagaimana penutup es kutub mungkin pernah mencapai sejauh zona sedang di dunia.

Pada masa yang sama, ahli botani Jerman Karl Friedrich Schimper dan ahli biologi Swiss-Amerika Louis Agassiz secara bebas mengembangkan teori mereka sendiri mengenai glasiasi global, yang menyebabkan Schimper mencipta istilah "zaman ais" pada tahun 1837. Menjelang akhir abad ke-19, teori zaman ais secara beransur-ansur mula mendapat penerimaan yang meluas atas tanggapan bahawa Bumi menyejuk secara beransur-ansur dari keadaan asalnya yang cair.

Menjelang abad ke-20, polimat Serbia Milutin Milankovic mengembangkan konsepnya mengenai kitaran Milankovic, yang menghubungkan perubahan iklim jangka panjang dengan perubahan berkala di orbit Bumi di sekitar Matahari. Ini memberikan penjelasan yang dapat ditunjukkan untuk zaman es, dan membolehkan para saintis membuat ramalan tentang kapan perubahan ketara dalam iklim Bumi mungkin berlaku lagi.

Bukti untuk Zaman Ais:

Terdapat tiga bentuk bukti untuk teori zaman ais, yang terdiri dari geologi dan kimia hingga paleontologi (iaitu catatan fosil). Masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan tertentu, dan telah membantu para saintis untuk mengembangkan pemahaman umum mengenai kesan yang telah ada pada zaman geologi pada rekod geologi selama beberapa miliar tahun terakhir.

Geologi: Bukti geologi merangkumi penggosok batu dan goresan, lembah-lembah yang diukir, pembentukan jenis rabung yang pelik, dan pemendapan bahan yang tidak disatukan (moraines) dan batu besar dalam formasi yang tidak menentu. Walaupun bukti seperti inilah yang mendorong teori zaman ais di peringkat pertama, ia tetap bersifat temperamental.

Untuk satu, tempoh glasiasi berturut-turut mempunyai kesan yang berbeza pada wilayah, yang cenderung memutarbelitkan atau menghapus bukti geologi dari masa ke masa. Sebagai tambahan, bukti geologi sukar dijelaskan dengan tepat, menyebabkan masalah ketika mendapat penilaian yang tepat mengenai berapa lama tempoh glasial dan interglasial berlangsung.

Bahan kimia: Ini sebahagian besarnya terdiri dari variasi dalam nisbah isotop dalam fosil yang terdapat dalam sampel sedimen dan batuan. Untuk tempoh glasier yang lebih baru, inti ais digunakan untuk membina rekod suhu global, sebahagian besarnya dari kehadiran isotop yang lebih berat (yang menyebabkan suhu penyejatan yang lebih tinggi). Mereka juga sering mengandungi gelembung udara, yang diperiksa untuk menilai komposisi atmosfer pada masa itu.

Batasan timbul dari pelbagai faktor, bagaimanapun. Terutama di antaranya adalah nisbah isotop, yang boleh memberi kesan yang membingungkan pada temu janji yang tepat. Tetapi sepanjang tempoh glasial dan interglasial terakhir (iaitu selama beberapa juta tahun yang lalu), sampel inti ais dan inti sedimen laut tetap menjadi bentuk bukti yang paling dipercayai.

Paleontologi: Bukti ini terdiri daripada perubahan taburan fosil secara geografi. Pada asasnya, organisma yang berkembang dalam keadaan yang lebih panas menjadi pupus dalam tempoh glasier (atau menjadi sangat terhad pada garis lintang bawah), sementara organisma yang disesuaikan dengan sejuk berkembang di garis lintang yang sama. Ergo, jumlah fosil yang berkurang di lintang yang lebih tinggi adalah petunjuk penyebaran lapisan ais glasial.

Bukti ini juga sukar untuk ditafsirkan kerana memerlukan bahawa fosil-fosil itu relevan dengan masa geologi yang dikaji. Ia juga mensyaratkan bahawa sedimen pada jarak lintang yang luas dan jangka masa yang panjang menunjukkan korelasi yang berbeza (disebabkan oleh perubahan kerak bumi dari masa ke masa). Di samping itu, terdapat banyak organisma kuno yang telah menunjukkan kemampuan untuk bertahan dalam perubahan keadaan selama berjuta-juta tahun.

Hasilnya, para saintis bergantung pada pendekatan gabungan dan pelbagai bukti yang memungkinkan.

Punca Zaman Ais:

Konsensus ilmiah adalah bahawa beberapa faktor menyumbang kepada permulaan zaman ais. Ini termasuk perubahan pada orbit Bumi di sekitar Matahari, pergerakan lempeng tektonik, variasi output Suria, perubahan komposisi atmosfera, aktiviti gunung berapi, dan juga kesan meteorit besar. Sebilangan besarnya saling berkaitan, dan peranan yang tepat yang dimainkan setiap perbincangan.

Orbit Bumi: Pada dasarnya, orbit Bumi di sekitar Matahari mengalami perubahan siklik dari masa ke masa, fenomena yang juga dikenali sebagai kitaran Milankovic (atau Milankovitch). Ini dicirikan oleh perubahan jarak dari Matahari, penekanan paksi Bumi, dan kemiringan paksi Bumi yang berubah - semuanya mengakibatkan pengagihan semula cahaya matahari yang diterima oleh Bumi.

Bukti yang paling kuat untuk memaksa orbital Milankovic berkaitan dengan tempoh yang paling baru (dan dikaji) dalam sejarah Bumi (sekitar 400,000 tahun terakhir). Dalam tempoh ini, jangka masa glasial dan interglasial sangat dekat dengan perubahan dalam tempoh memaksa orbital Milankovic sehingga ia merupakan penjelasan yang paling banyak diterima untuk zaman ais terakhir.

Plat tektonik:Rekod geologi menunjukkan hubungan yang jelas antara permulaan zaman ais dan kedudukan benua Bumi. Selama tempoh ini, mereka berada di posisi yang mengganggu atau menyekat aliran air suam ke kutub, sehingga memungkinkan lapisan ais terbentuk.

Ini seterusnya meningkatkan albedo Bumi, yang mengurangkan jumlah tenaga suria yang diserap oleh atmosfera dan kerak bumi. Ini menghasilkan gelung maklum balas positif, di mana kemajuan lapisan es semakin meningkatkan albedo Bumi dan memungkinkan lebih banyak penyejukan dan glasiasi lebih banyak. Ini akan berterusan sehingga permulaan kesan rumah hijau menamatkan tempoh glasiasi.

Berdasarkan zaman ais yang lalu, tiga konfigurasi telah dikenal pasti yang boleh menyebabkan zaman es - sebuah benua yang duduk di atas tiang Bumi (seperti yang dilakukan Antartika hari ini); laut kutub yang terkunci di darat (seperti Lautan Artik sekarang); dan benua super yang meliputi sebahagian besar khatulistiwa (seperti yang dilakukan oleh Rodinia dalam tempoh Cryogenian).

Di samping itu, beberapa saintis percaya bahawa rantaian gunung Himalaya - yang terbentuk 70 juta tahun yang lalu - telah memainkan peranan utama dalam zaman ais terakhir. Dengan meningkatkan jumlah hujan Bumi, ia juga meningkatkan kadar CO 2 yang dikeluarkan dari atmosfer (sehingga mengurangkan kesan rumah hijau). Keberadaannya juga telah sejajar dengan penurunan jangka panjang suhu purata Bumi selama 40 juta tahun yang lalu.

Komposisi Atmosfera: Terdapat bukti bahawa tahap gas rumah hijau jatuh dengan kemajuan lapisan es dan meningkat dengan pengunduran mereka. Menurut hipotesis “Snowball Earth” - di mana ais sepenuhnya atau hampir meliputi planet ini sekurang-kurangnya sekali pada masa lalu - zaman ais di akhir Proterozoic diakhiri oleh peningkatan tahap CO2 di atmosfer, yang dikaitkan dengan gunung berapi letusan.

Namun, ada pihak yang menyatakan bahawa peningkatan kadar karbon dioksida mungkin berfungsi sebagai mekanisme maklum balas, bukan penyebabnya. Sebagai contoh, pada tahun 2009, pasukan saintis antarabangsa menghasilkan kajian - berjudul "The Last Glacial Maximum" - yang menunjukkan bahawa peningkatan penyinaran suria (iaitu tenaga yang diserap dari Matahari) memberikan perubahan awal, sedangkan gas rumah kaca menyumbang besarnya perubahan.

Zaman Ais Utama:

Para saintis telah menentukan bahawa sekurang-kurangnya lima zaman ais utama berlaku dalam sejarah Bumi. Ini termasuk zaman ais Huronian, Cryogenian, Andean-Sahara, Karoo, dan Qauternary. Zaman Es Huronia berasal dari Ez Protzerozoik awal, kira-kira 2,4 hingga 2,1 miliar tahun yang lalu, berdasarkan bukti geologi yang diperhatikan di utara dan timur laut Tasik Huron (dan berkaitan dengan deposit yang terdapat di Michigan dan Australia Barat).

Zaman Ais Cryogenian berlangsung sekitar 850 hingga 630 juta tahun yang lalu, dan mungkin merupakan yang paling parah dalam sejarah Bumi. Dipercayai bahawa dalam tempoh ini, lapisan es glasial sampai ke khatulistiwa, sehingga membawa kepada senario "Snowball Earth". Hal ini juga dipercayai berakhir kerana peningkatan aktiviti gunung berapi secara tiba-tiba yang mencetuskan kesan rumah hijau, walaupun (seperti yang dinyatakan) ini dapat diperdebatkan.

Zaman Ais Andean-Sahara berlaku semasa Ordovician Akhir dan zaman Siluria (kira-kira 460 hingga 420 juta tahun yang lalu). Seperti namanya, bukti di sini didasarkan pada sampel geologi yang diambil dari pegunungan Tassili n'Ajjer di Sahara barat, dan dihubungkan dengan bukti yang diperoleh dari rantai gunung Andean di Amerika Selatan (serta semenanjung Arab dan selatan Lembangan Amazon).

Zaman Es Karoo dikaitkan dengan evolusi tanaman tanah selama bermulanya periode Devonian (sekitar 360 hingga 260 juta tahun yang lalu) yang menyebabkan peningkatan jangka panjang tahap oksigen planet dan pengurangan tahap CO2 - yang membawa kepada global penyejukan. Ini dinamai endapan endapan yang ditemukan di wilayah Karoo di Afrika Selatan, dengan bukti yang berkaitan yang terdapat di Argentina.

Zaman ais semasa, yang dikenali sebagai glasiasi Pliocene-Quaternary, bermula kira-kira 2.58 juta tahun yang lalu semasa akhir Pliosen, ketika penyebaran lapisan ais di Hemisfera Utara bermula. Sejak itu, dunia telah mengalami beberapa masa glasial dan interglasial, di mana kepingan ais maju dan mundur pada skala waktu 40.000 hingga 100,000 tahun.

Bumi pada masa ini berada dalam tempoh interglasial, dan tempoh glasier terakhir berakhir kira-kira 10,000 tahun yang lalu. Apa yang tersisa dari kepingan ais benua yang dulunya tersebar di seluruh dunia kini terhad kepada Greenland dan Antartika, serta glasier yang lebih kecil - seperti yang meliputi Pulau Baffin.

Perubahan Iklim Antropogenik:

Peranan yang tepat yang dimainkan oleh semua mekanisme yang dikaitkan dengan zaman ais - iaitu penekanan orbit, penekanan solar, aktiviti geologi dan gunung berapi - belum sepenuhnya difahami. Walau bagaimanapun, memandangkan peranan karbon dioksida dan pelepasan gas rumah hijau yang lain, terdapat banyak kebimbangan dalam beberapa dekad kebelakangan ini apa kesan jangka panjang aktiviti manusia terhadap planet ini.

Sebagai contoh, dalam sekurang-kurangnya dua zaman ais utama, Zaman Es Cryogenian dan Karoo, peningkatan dan penurunan gas rumah kaca atmosfera dipercayai memainkan peranan utama. Dalam semua kes lain, di mana pemaksaan orbit diyakini sebagai penyebab utama berakhirnya zaman es, peningkatan pelepasan gas rumah hijau masih bertanggungjawab terhadap maklum balas negatif yang menyebabkan kenaikan suhu yang lebih besar.

Penambahan CO2 oleh aktiviti manusia juga memainkan peranan langsung dalam perubahan iklim yang berlaku di seluruh dunia. Pada masa ini, pembakaran bahan bakar fosil oleh manusia merupakan sumber pelepasan karbon dioksida terbesar (sekitar 90%) di seluruh dunia, yang merupakan salah satu gas rumah hijau utama yang membolehkan penekanan radiasi (aka. Greenhouse Effect) berlaku.

Pada tahun 2013, Pentadbiran Lautan dan Atmosfera Nasional mengumumkan bahawa tahap CO 2 di atmosfera atas mencapai 400 bahagian per juta (ppm) untuk pertama kalinya sejak pengukuran bermula pada abad ke-19. Berdasarkan kadar semasa pelepasan meningkat, NASA menganggarkan bahawa tahap karbon dapat mencapai antara 550 hingga 800 ppm pada abad yang akan datang.

Sekiranya senario sebelumnya berlaku, NASA menjangkakan kenaikan suhu global rata-rata 2.5 ° C (4.5 ° F), yang akan berterusan. Namun, sekiranya senario terakhir terbukti demikian, suhu global akan meningkat rata-rata 4.5 ° C (8 ° F), yang akan menjadikan kehidupan tidak dapat dipertahankan bagi banyak bahagian planet ini. Atas sebab ini, alternatif dicari untuk pembangunan dan penggunaan komersial yang meluas.

Lebih-lebih lagi, menurut kajian penyelidikan 2012 yang diterbitkan di Geosains Alam- berjudul "Menentukan panjang semula jadi interglasial semasa" - pelepasan CO 2 manusia juga diharapkan dapat menangguhkan zaman ais berikutnya. Dengan menggunakan data di orbit Bumi untuk mengira jangka masa interglasial, pasukan penyelidik menyimpulkan bahawa ais berikutnya (dijangka dalam 1500 tahun) akan memerlukan tahap CO2 atmosfera tetap berada di bawah sekitar 240? Ppm.

Mempelajari lebih lanjut mengenai usia ais yang lebih lama serta tempoh glasier yang lebih pendek yang berlaku pada masa lalu Bumi adalah langkah penting untuk memahami bagaimana iklim Bumi berubah dari masa ke masa. Ini sangat penting kerana para saintis berusaha untuk menentukan berapa banyak perubahan iklim moden buatan manusia, dan langkah-langkah balas apa yang mungkin dapat dikembangkan.

Kami telah menulis banyak artikel mengenai Ice Age for Space Magazine. Inilah Kajian Baru Mengungkapkan Zaman Ais Sedikit yang Didorong oleh Vulkanisme, Adakah Asteroid Pembunuh Memacu Planet ke Zaman Es ?, Adakah Bumi Slushball ?, dan Adakah Marikh Keluar dari Zaman Ais?

Sekiranya anda mahukan lebih banyak maklumat mengenai Bumi, lihat Panduan Penerokaan Sistem Suria NASA di Bumi. Dan inilah pautan ke Observatorium Bumi NASA.

Kami juga telah merakam episod Astronomi Cast tentang planet Bumi. Dengarkan di sini, Episod 51: Bumi dan Episod 308: Perubahan Iklim.

Sumber: