Ci sono stati lunghi periodi nella storia della Terra in cui l'intero pianeta era caldo, dall'equatore ai poli. Ma ci sono stati anche periodi così freddi che i ghiacciai hanno raggiunto quelle regioni che attualmente sono classificate come zone temperate. Molto probabilmente, il cambiamento di questi periodi è stato ciclico. Nei periodi caldi, potrebbe esserci relativamente poco ghiaccio, ed è stato trovato solo nelle regioni polari o sulle cime delle montagne. Una caratteristica importante delle ere glaciali è che cambiano la natura della superficie terrestre: ogni glaciazione influenza l'aspetto della terra. Di per sé, questi cambiamenti possono essere piccoli e insignificanti, ma sono permanenti.
Storia delle ere glaciali
Non sappiamo esattamente quante ere glaciali siano state durante la storia della Terra. Conosciamo almeno cinque, forse sette ere glaciali, a partire dal Precambriano, in particolare: 700 milioni di anni fa, 450 milioni di anni fa (periodo Ordoviciano), 300 milioni di anni fa - la glaciazione Permiano-Carbonifera, una delle più grandi ere glaciali. che colpisce i continenti meridionali. I continenti meridionali si riferiscono al cosiddetto Gondwana, un antico supercontinente che comprendeva l'Antartide, l'Australia, il Sud America, l'India e l'Africa.
La glaciazione più recente si riferisce al periodo in cui viviamo. Il periodo quaternario dell'era cenozoica iniziò circa 2,5 milioni di anni fa quando i ghiacciai dell'emisfero settentrionale raggiunsero il mare. Ma i primi segni di questa glaciazione risalgono a 50 milioni di anni fa in Antartide.
La struttura di ciascuna era glaciale è periodica: ci sono ere calde relativamente brevi e ci sono periodi di formazione di ghiaccio più lunghi. Naturalmente, le ondate di freddo non sono il risultato della sola glaciazione. La glaciazione è la conseguenza più visibile dei periodi freddi. Tuttavia, ci sono intervalli piuttosto lunghi che sono molto freddi nonostante l'assenza di ghiacciai. Oggi, esempi di tali regioni sono l'Alaska o la Siberia, dove fa molto freddo in inverno, ma non c'è glaciazione, poiché non c'è abbastanza pioggia che può fornire abbastanza acqua per la formazione dei ghiacciai.
Scoperta delle ere glaciali
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Sappiamo che ci sono ere glaciali sulla Terra dalla metà del XIX secolo. Tra i molti nomi associati alla scoperta di questo fenomeno, Louis Agassiz, un geologo svizzero vissuto a metà del XIX secolo, viene solitamente nominato per primo. Studiò i ghiacciai delle Alpi e si rese conto che una volta erano molto più estesi di quanto non siano oggi. Non solo se ne accorse. In particolare, anche Jean de Charpentier, un altro svizzero, ha notato questo fatto.
Non sorprende che queste scoperte siano state fatte principalmente in Svizzera, poiché i ghiacciai esistono ancora nelle Alpi, sebbene si stiano sciogliendo piuttosto rapidamente. È facile vedere che una volta i ghiacciai erano molto più grandi: basta guardare il paesaggio svizzero, gli avvallamenti (valli glaciali) e così via. Tuttavia, fu Agassiz a proporre per primo questa teoria nel 1840, pubblicandola nel libro Étude sur les glaciers, e più tardi, nel 1844, sviluppò questa idea nel libro Système glaciare. Nonostante lo scetticismo iniziale, nel tempo le persone hanno iniziato a rendersi conto che questo era davvero vero.
Con l'avvento della cartografia geologica, soprattutto nel Nord Europa, è diventato chiaro che i ghiacciai erano enormi. A quel tempo, ci fu un'ampia discussione su come queste informazioni si relazionano al Diluvio, perché c'era un conflitto tra le prove geologiche e gli insegnamenti biblici. I depositi glaciali erano originariamente chiamati deluviali perché erano considerati prove del diluvio. Solo più tardi si è saputo che una tale spiegazione non si adattava: questi depositi erano la prova di un clima freddo e di estese glaciazioni. All'inizio del ventesimo secolo, divenne chiaro che c'erano molti ghiacciai, e non uno, e da quel momento quest'area della scienza iniziò a svilupparsi.
Ricerca sull'era glaciale
Sono note prove geologiche di ere glaciali. La principale testimonianza dei ghiacciai proviene dai caratteristici depositi formati dai ghiacciai. Sono conservati nella sezione geologica sotto forma di spessi strati ordinati di depositi speciali (sedimenti) - diamicton. Questi sono semplicemente accumuli glaciali, ma includono non solo depositi di ghiacciai, ma anche cumuli di acqua di fusione formata dai suoi corsi d'acqua, laghi glaciali o ghiacciai che si spostano nel mare.
Esistono diverse forme di laghi glaciali. La loro principale differenza è che sono un corpo idrico racchiuso dal ghiaccio. Ad esempio, se abbiamo un ghiacciaio che sorge nella valle di un fiume, allora blocca la valle come un tappo in una bottiglia. Naturalmente, quando il ghiaccio blocca la valle, il fiume continuerà a scorrere e il livello dell'acqua salirà fino a traboccare dai bordi. Quindi, un lago glaciale si forma attraverso il contatto diretto con il ghiaccio. Ci sono alcuni sedimenti contenuti in tali laghi che possiamo identificare.
A causa del modo in cui i ghiacciai si sciolgono, a seconda delle variazioni di temperatura stagionali, il ghiaccio si scioglie ogni anno. Ciò porta ad un aumento annuale dei sedimenti minori che cadono da sotto il ghiaccio nel lago. Se poi guardiamo nel lago, vediamo una stratificazione (sedimenti stratificati ritmici), nota anche con il nome svedese varve, che significa accumulo annuale. Quindi, possiamo effettivamente vedere la stratificazione annuale nei laghi glaciali. Possiamo persino contare questi barbi e scoprire da quanto tempo esiste questo lago. In generale, con l'aiuto di questo materiale, possiamo ottenere molte informazioni.
In Antartide, possiamo vedere enormi piattaforme di ghiaccio che scendono dalla terra al mare. E naturalmente, il ghiaccio galleggia, quindi rimane sull'acqua. Mentre galleggia, porta con sé ciottoli e depositi minori. A causa dell'effetto termico dell'acqua, il ghiaccio si scioglie e scarta questo materiale. Questo porta alla formazione del processo del cosiddetto rafting di rocce che vanno nell'oceano. Quando vediamo depositi fossili di questo periodo, possiamo scoprire dove si trovava il ghiacciaio, quanto si estendeva e così via.
Cause dei ghiacciai
I ricercatori ritengono che le ere glaciali si verifichino perché il clima della Terra dipende dal riscaldamento irregolare della sua superficie da parte del Sole. Quindi, ad esempio, le regioni equatoriali, dove il Sole è quasi verticalmente sopra la testa, sono le zone più calde e le regioni polari, dove si trova ad un ampio angolo rispetto alla superficie, sono le più fredde. Ciò significa che la differenza nel riscaldamento delle diverse parti della superficie terrestre guida la macchina atmosferica oceanica, che cerca costantemente di trasferire il calore dalle regioni equatoriali ai poli.
Se la Terra fosse una normale palla, questo trasferimento sarebbe molto efficace e il contrasto tra l'equatore e i poli è molto piccolo. Questo è stato il caso in passato. Ma poiché ora ci sono continenti, si frappongono a questa circolazione e la struttura dei suoi flussi diventa molto complessa. Le correnti semplici vengono frenate e alterate, in gran parte a causa delle montagne, che portano ai modelli di circolazione che vediamo oggi che governano gli alisei e le correnti oceaniche. Ad esempio, una delle teorie sul motivo per cui l'era glaciale è iniziata 2,5 milioni di anni fa collega questo fenomeno all'ascesa delle montagne himalayane. L'Himalaya sta ancora crescendo molto rapidamente e si scopre che l'esistenza di queste montagne in una parte molto calda della Terra controlla cose come il sistema dei monsoni. L'inizio dell'era glaciale quaternaria è anche associato alla chiusura dell'istmo di Panama,che collega il nord e il sud dell'America, che ha impedito il trasferimento di calore dal Pacifico equatoriale all'Atlantico.
Se la posizione dei continenti l'uno rispetto all'altro e rispetto all'equatore consentisse alla circolazione di funzionare in modo efficiente, allora ci sarebbe calore ai poli e le condizioni relativamente calde rimarrebbero su tutta la superficie terrestre. La quantità di calore ricevuta dalla Terra sarebbe costante e solo leggermente variata. Ma poiché i nostri continenti creano seri ostacoli alla circolazione tra nord e sud, abbiamo pronunciato zone climatiche. Ciò significa che i poli sono relativamente freddi e le regioni equatoriali sono calde. Quando tutto sta accadendo come è adesso, la Terra può cambiare a causa delle variazioni nella quantità di calore solare che riceve.
Queste variazioni sono quasi completamente costanti. La ragione di ciò è che nel tempo l'asse terrestre cambia, così come l'orbita terrestre. Data la complessa suddivisione in zone climatiche, i cambiamenti orbitali potrebbero contribuire a cambiamenti climatici a lungo termine, con conseguenti fluttuazioni climatiche. Per questo motivo non abbiamo glassatura continua, ma periodi di glassatura, interrotti da periodi caldi. Ciò accade sotto l'influenza dei cambiamenti orbitali. Gli ultimi cambiamenti orbitali sono visti come tre eventi separati: uno di 20.000 anni, il secondo di 40.000 anni e il terzo di 100.000 anni.
Ciò ha portato a deviazioni nel modello dei cambiamenti climatici ciclici durante l'era glaciale. La glassa molto probabilmente ha avuto origine durante questo periodo ciclico di 100.000 anni. L'ultima epoca interglaciale, calda come quella attuale, durò circa 125mila anni, e poi venne la lunga era glaciale, che durò circa 100mila anni. Ora stiamo vivendo in un'altra era interglaciale. Questo periodo non durerà per sempre, quindi la prossima era glaciale ci attende in futuro.
Perché le ere glaciali stanno volgendo al termine
I cambiamenti orbitali cambiano il clima e si scopre che le ere glaciali sono caratterizzate da alternanze di periodi freddi, che possono durare fino a 100mila anni, e periodi caldi. Li chiamiamo ere glaciali (glaciali) e interglaciali (interglaciali). L'era interglaciale è solitamente caratterizzata approssimativamente dalle stesse condizioni che osserviamo oggi: alto livello del mare, aree limitate di ghiaccio e così via. Naturalmente, e ora ci sono ghiacciai in Antartide, Groenlandia e altri luoghi simili. Ma in generale, le condizioni climatiche sono relativamente calde. Questa è l'essenza dell'interglaciale: alto livello del mare, condizioni di temperatura calda e un clima generalmente abbastanza uniforme.
Ma durante l'era glaciale, la temperatura media annuale cambia in modo significativo, le zone vegetative sono costrette a spostarsi verso nord o verso sud, a seconda dell'emisfero. Regioni come Mosca o Cambridge diventano disabitate, almeno in inverno. Anche se possono essere abitate in estate per il forte contrasto tra le stagioni. Ma cosa sta realmente accadendo: le zone fredde si stanno espandendo in modo significativo, la temperatura media annuale sta diminuendo e le condizioni climatiche generali stanno diventando molto fredde. Mentre i più grandi eventi glaciali sono relativamente limitati nel tempo (forse intorno a 10.000 anni), l'intero lungo periodo di freddo può durare 100.000 anni o più. Ecco come appare la ciclicità glaciale-interglaciale.
A causa della lunghezza di ogni periodo, è difficile dire quando usciremo dall'era attuale. Ciò è dovuto alla tettonica delle placche, la posizione dei continenti sulla superficie terrestre. Attualmente, il Polo Nord e il Polo Sud sono isolati: l'Antartide è al Polo Sud e l'Oceano Artico è a nord. Per questo motivo, c'è un problema con la circolazione del calore. Fino a quando la posizione dei continenti non cambierà, questa era glaciale continuerà. In linea con i cambiamenti tettonici a lungo termine, si può presumere che ci vorranno altri 50 milioni di anni in futuro prima che si verifichino cambiamenti significativi che consentiranno alla Terra di uscire dall'era glaciale.
Conseguenze geologiche
Ciò libera vaste aree della piattaforma continentale che ora sono allagate. Ciò significherebbe, ad esempio, che un giorno sarà possibile camminare dalla Gran Bretagna alla Francia, dalla Nuova Guinea al sud-est asiatico. Uno dei luoghi più critici è lo stretto di Bering, che collega l'Alaska con la Siberia orientale. È abbastanza poco profondo, circa 40 metri, quindi se il livello del mare scende a cento metri, questa zona diventerà terra. Questo è importante anche perché piante e animali saranno in grado di migrare attraverso questi luoghi e arrivare in regioni dove oggi non possono arrivare. Pertanto, la colonizzazione del Nord America dipende dalla cosiddetta Beringia.
Animali e l'era glaciale
È importante ricordare che noi stessi siamo i “prodotti” dell'era glaciale: durante essa ci siamo evoluti, così possiamo sopravvivere. Tuttavia, non è una questione di individui: è una questione dell'intera popolazione. Il problema oggi è che siamo troppi e le nostre attività hanno cambiato in modo significativo le condizioni naturali. In condizioni naturali, molti animali e piante che vediamo oggi hanno una lunga storia e sopravvivono perfettamente all'era glaciale, anche se ci sono quelli che si evolvono leggermente. Migrano, si adattano. Ci sono aree in cui animali e piante sono sopravvissuti all'era glaciale. Questi cosiddetti rifugi erano situati più a nord o a sud della loro attuale distribuzione.
Ma come risultato dell'attività umana, alcune specie sono morte o si sono estinte. Ciò è avvenuto in tutti i continenti, con la possibile eccezione dell'Africa. Un numero enorme di grandi vertebrati, vale a dire i mammiferi, così come i marsupiali in Australia, sono stati sterminati dagli esseri umani. Ciò è stato causato direttamente dalle nostre attività, come la caccia, o indirettamente, dalla distruzione del loro habitat. Gli animali che vivono oggi alle latitudini settentrionali hanno vissuto nel Mediterraneo in passato. Abbiamo distrutto questa regione così tanto che sarà molto difficile per questi animali e piante ricolonizzarla.
Conseguenze del riscaldamento globale
In condizioni geologiche normali, presto saremmo tornati nell'era glaciale. Ma a causa del riscaldamento globale, che è una conseguenza dell'attività umana, lo stiamo posticipando. Non saremo in grado di prevenirlo completamente, poiché le ragioni che lo hanno causato in passato esistono ancora adesso. L'attività umana, un elemento imprevisto dalla natura, influenza il riscaldamento atmosferico, che potrebbe aver già causato un ritardo nel prossimo glaciale.
Oggi, il cambiamento climatico è una questione molto urgente ed eccitante. Se la calotta glaciale della Groenlandia si scioglie, il livello del mare aumenterà di sei metri. In passato, durante la precedente era interglaciale, circa 125mila anni fa, la calotta glaciale della Groenlandia si scioglieva abbondantemente e il livello del mare diventava 4-6 metri più alto di oggi. Questa, ovviamente, non è la fine del mondo, ma non è nemmeno una complicazione temporanea. Alla fine, la Terra si è ripresa dai disastri prima, sarà in grado di sopravvivere a questo.
Le prospettive a lungo termine per il pianeta non sono cattive, ma per gli umani è una questione diversa. Più ricerche facciamo, meglio comprendiamo come la Terra sta cambiando e dove conduce, meglio comprendiamo il pianeta su cui viviamo. Questo è importante perché le persone stanno finalmente iniziando a pensare al cambiamento del livello del mare, al riscaldamento globale e all'impatto di tutte queste cose sull'agricoltura e sulle persone. Molto di questo è legato allo studio delle ere glaciali. Attraverso questa ricerca stiamo imparando i meccanismi dei ghiacciai e possiamo usare questa conoscenza in modo proattivo per cercare di mitigare alcuni dei cambiamenti che noi stessi stiamo causando. Questo è uno dei principali risultati e uno degli obiettivi della ricerca sulle ere glaciali.
Naturalmente, la principale conseguenza dell'era glaciale sono le enormi lastre di ghiaccio. Da dove viene l'acqua? Ovviamente dagli oceani. E cosa succede durante l'era glaciale? I ghiacciai si formano a causa delle precipitazioni sulla terra. A causa del fatto che l'acqua non ritorna nell'oceano, il livello del mare si abbassa. Durante i ghiacciai più rigidi, il livello del mare può scendere di oltre cento metri.
