进入 21 世纪后,全球变暖的相关讨论得到广泛传播。很多人因此而忘记了,我们现今所处的时期其实是相对寒冷的,这个时期被称作第四纪大冰期。
“第四纪”并非指代第四次大冰期,而是代表着一个地质年代。它属于新生代,并且是新生代中最新的一个纪。目前,这个纪包含两个世,分别是更新世和全新世,而我们现今正生活在全新世之中。
第四纪大冰期起始于大约 258 万年前,并且一直延续到现在。正是这次规模巨大的气候变化,推动了人科物种的进化。
在第四纪大冰期之前,已有明显证据的大冰期事件至少有 4 次。其中一次是 24 亿至 21 亿年前的休伦大冰期,它是已知的第一次大冰期,并且是由著名的大氧化事件所导致的。
另外,古元古代大冰期可能是史上最严重的大冰期,它发生在 7.2 亿至 6.3 亿年前,是目前已确定的第二次大冰期。这次冰期是真正的“雪球地球”,冰盖一直覆盖到了赤道。而且,这次大冰期可能是引发之后寒武纪物种大爆发的主要原因。
雪球地球
每次大冰期中,会有相对寒冷的冰期,此时冰盖向着赤道蔓延;也会有相对温暖的间冰期,此时冰盖向两极退缩。冰期和间冰期交替出现。
我们现在处于第四纪大冰期相对温暖的间冰期。上一次冰期,即所谓的末次冰期,从大约 7 万年前开始,在大约 2 万年前达到鼎盛,接着在大约 1.1 万年前结束。
地球每次大冰期出现,都与氧气的爆发有一定关系,同时也与二氧化碳、甲烷等温室气体的减少有关。
然而,在每次大冰期时期,冰期与间冰期会交替出现。但到目前为止,对于这种交替出现的原因,并没有得到很好的解释。究竟是什么导致了更温暖和更寒冷的情况出现呢?并且很少有直接的证据能够证明这一点。
最近,有一个科学团队对过去 80 万年地球温度随时间上升和下降的情况进行了分析。
他们发现,大约每 10 万年就会有一个极冷的时期出现。在这个时期,地球的大部分地区都被冰盖所覆盖,并且每次这种极冷时期会持续数千年。
每次极冷时期的出现,其时间与地球已确定的冰期开始和结束时间相近。更有意思的是,他们还发现极冷时期的出现与地球地轴的变化有着惊人的关联。
他们基于自己的发现进行预测,认为如果不是人类引发的全球变暖,那么下一个冰期将会在 11000 年后到来。
地球的倾斜和摆动
地球的自转轴相对于其公转平面有一个角度。这个角度被称作转轴倾角。目前这个转轴倾角是 23.5 度。它是地球出现四季交替的原因。由于这个倾角的存在,地球每个区域的太阳辐射量会随着公转位置的变化而变化。
太阳、月球和太阳系其它大行星(例如木星)会对地球产生影响。因此,地轴倾角并非永恒不变,而是会周期性地发生变化。
目前,科学家已得知这个周期大概是 41000 年。地轴的倾角会在一定范围内变化,即在 22.1 度至 24.5 度之间。
地轴不仅会像一个偏心的陀螺那样围绕自身进行摆动,而且其摆动周期约为 21000 年。
20 世纪 20 年代初的时候,塞尔维亚科学家米卢廷·米兰科维奇提出,地球轴向倾斜有轻微变化,这种轻微变化可能是引发冰期的原因。
需要指出的是,在米兰科维奇之前,就已经有科学家提出,地球相对于太阳的位置以及角度会对冰盖的形成产生影响。
米兰科维奇的相关假设是目前地球冰期和间冰期交替出现的主流解释。我们在许多较为权威的科普读物中都能看到这样的解释。
然而事实是,100 多年过去了。到目前为止,米兰科维奇的相关理论仍未找到实质性的证据。并且,科学家们一直在前赴后继地测试这些假设。
1976 年的一项研究有了发现,地质方面的证据显示,地球存在两个参数,一个是倾角,也就是地轴倾斜会发生变化;另一个是进动,即地轴在自身周围进行摆动的方式。这两个参数对冰盖的前进和后退有着影响。
这两个参数的确切作用尚不清晰。然而,最新研究恰好对 1976 年的研究进行了补充,最终解开了这些参数的具体影响。
绘制出了同一时期冰盖的消退
相关研究的主要作者、卡迪夫大学教授斯蒂芬·巴克指出,他们把绘制出的图进行结合之时,所有人都感到十分震惊。
他们发现地轴倾斜和进动的周期性与冰盖消融所需时间有直接关系。具体而言,冰盖从两极向赤道的扩张似乎是由地轴倾斜度直接控制的,而冰盖从赤道向两极的回缩则更多地由地轴进动所决定。
2 月 27 日相关研究发表在《科学》杂志上。这一研究是米兰科维奇关于冰期和间冰期相关假设的最新证据。
预测未来
已经知道地轴倾角和进动对气候有影响,并且也知道两者的变化周期,这样就能够预测出下一次冰期的到来。
该研究团队预测,冰盖在大约 10000 年后可能会开始扩张,在大约 11000 年后也可能会开始扩张。并且,冰盖在接下来的 80000 年内可能会达到鼎盛,在接下来的 90000 年内也可能会达到鼎盛。
最后,这些冰盖会在之后的10000年内逐渐重新退回到两极。
然而,这部分是可预测的。人类对地球的影响属于不可预测的部分,原因在于人类排放温室气体正在对地球的气候产生显著影响。
此前有研究表明,若碳排放持续增长,地球在 8000 年后两极的冰盖会完全融化,从而进入无冰盖的阶段。然而,相关研究并未考虑地轴倾角以及进动对气候所产生的影响。
当涉及到人类行为的时候,一切情况都变得复杂且难以捉摸,也无法提前知晓。因此,冰期是否能够按照预期到来,这是由人类自身所决定的。
我们确实已经有能力改变地球气候,这一点毫无疑问。并且我们还能够改变冰期和间冰期的自然交替。
值得一提的是,该研究的研究人员称,他们不希望自身的相关研究被当作碳排放的借口。