Τα στρώματα του πάγου έχουν ρόλο στα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα αναστρέφοντας την προηγούμενη θεωρία

Πηγή: Πανεπιστήμιο της Βιτζίνια

Στις αρχές του 20ού αιώνα, ο Milutin Milankovitch, ένας εξέχων αστρονόμος και κλιματολόγος της εποχής του, πρότεινε ότι οι κύκλοι των εποχών του πάγου της Γης θα μπορούσαν να προβλεφθούν, επειδή υπάρχει άμεση αντιστοίχηση με τις συνηθισμένες αλλαγές στην τροχιά της Γης καθώς και στην κλίση του άξονα της, κατά τη διάρκεια κύκλων δεκάδων χιλιάδων ετών. Λόγω αυτών των αλλαγών, υπάρχουν προβλέψιμες παραλλαγές στην ποσότητα της ηλιακής ακτινοβολίας που πέφτει στην επιφάνεια της Γης. Ο Milankovitch υποστήριξε ότι τα χαμηλά επίπεδα της καλοκαιρινής ακτινοβολίας επιτρέπουν στο χιόνι να συσσωρευτεί ως μόνιμο στρώμα του πάγου, ενώ τα υψηλά επίπεδα της ηλιακής ακτινοβολίας λειώνουν το χιόνι και τον πάγο.

Κι όλα φαίνονταν τόσο καθαρά και απλά.

Και πράγματι η υπόθεση επιβεβαιώθηκε μερικώς στη δεκαετία του '70 από τα θαλάσσια αρχεία των ιζημάτων, που δημιουργήθηκαν σε εποχές του πάγου διάρκειας 2.75 εκατομμυρίων ετών στο βόρειο ημισφαίριο. Και όπως πρόβλεψε ο Milankovitch, ο πάγος αυξήθηκε και έλειωσε σε κύκλους διάρκειας 23.000 και 41.000 ετών. Αλλά δύο παρατηρήσεις ήταν απροσδόκητες και μη προβλέψιμες: από 2.75 μέχρι 0.9 εκατομμύρια έτη πριν, τα καλύμματα του πάγου αυξήθηκαν και έλειωσαν σχεδόν εξ ολοκλήρου στον κύκλο των 41.000 ετών.  Από τότε, κυριαρχεί μια ταλάντωση σχεδόν 100.000 ετών.

Έτσι, αυτή η θεωρία του Milankovitch απέτυχε για έναν κύκλο.

Οι επιστήμονες έχουν από τότε στραφεί στις αλλαγές στα επίπεδα του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα ως την πιο πιθανή εξήγηση. Οι συγκεντρώσεις του διοξειδίου του άνθρακα μπορούν να μετρηθούν στις αρχαίες αεροφυσαλίδες που συντηρούνται στα καρότα του πάγου που εξάγονται με τρυπάνι στα καλύμματα του πάγου στην Ανταρκτικής. Επειδή μερικές αλλαγές στο διοξείδιο του άνθρακα έχουν βρεθεί να εμφανίζονται ελαφρώς πριν από τις αλλαγές στον όγκο του πάγου, η επικρατούσα ερμηνεία σήμερα είναι ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι πρόσθετος ανεξάρτητος συντελεστής του μεγέθους των καλυμμάτων του πάγου, μαζί βεβαίως με την ηλιακή ακτινοβολία.

Τώρα όμως, μια νέα υπόθεση αναστρέφει αυτήν την άποψη.

Ο William Ruddiman, ένας περιβαλλοντικός επιστήμονας στο πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια, δίνει μια νέα εξήγηση για τους ρυθμούς των εποχών του πάγου σε μια ανακοίνωση που δημοσιεύεται στο περιοδικό Climate of the Past. Ο Ruddiman διαπίστωσε ότι το διοξείδιο του άνθρακα είναι συντελεστής (οδηγός) των στρωμάτων του πάγου μόνο στον σχετικά μικρό κύκλο των 23.000 ετών, κι όχι στους πολύ μεγαλύτερους κύκλους του πάγου - διάρκειας 41.000 και περίπου 100.000 ετών. Σε εκείνες τις περιπτώσεις διαπίστωσε ότι τα καλύμματα του πάγου, αντίθετα, ελέγχουν το ατμοσφαιρικό διοξείδιο του άνθρακα, και καθοδηγούν εκείνες τις ανατροφοδοτήσεις που ενισχύουν την αύξηση και την τήξη του πάγου. Ο ίδιος λέει ότι η υπόθεση της ανατροφοδότησης του διοξειδίου του άνθρακά εξηγεί γιατί οι ισχυρότεροι κύκλοι της απόκρισης του πάγου δεν είναι σε αντιστοιχία με αυτούς τους τροχιακούς κύκλους.

Ο Ruddiman συμπεραίνει (όπως πρότεινε ο Milankovitch) ότι τα καλύμματα του πάγου αρχικά καθοδηγούνται από τον ήλιο, αλλά ακολούθως ο πάγος παίρνει τον έλεγχο των αλλαγών του διοξειδίου του άνθρακα, παράγοντας τη θετική ανατροφοδότησή του (το φαινόμενο της ενίσχυσης) στον κύκλο των 41.000 ετών.

Αυτή η αύξηση εξηγεί τη δύναμη των αλλαγών των στρωμάτων του πάγου του κύκλου των 41.000 ετών πάνω στα πρώτα δύο τρίτα των εποχών του πάγου. Αλλά όσο περνά ο χρόνος, καθώς το πολικό κλίμα ψύχεται, η θερινή τήξη του πάγου αποδυναμώνεται. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων 900 χιλιάδων ετών, τα στρώματα του πάγου έχουν συνεχίσει να αυξάνονται στον κύκλο των 41.000 ετών, αλλά κάποια ποσότητα του νέου πάγου παρέμεινε για να βοηθήσει να φτιαχτούν τα μεγαλύτερα στρώματα του πάγου. Η συγκέντρωση του πάγου συνεχίστηκε έως ότου, ασυνήθιστα μεγάλες εξάρσεις της ηλιακής ακτινοβολίας προκάλεσαν πολύ γρήγορη τήξη σε διαστήματα 85.000 έως 115.000 ετών. Αν και οι εξάρσεις της ηλιακής ακτινοβολίας ήταν η αρχική ώθηση για αυτά τα επεισόδια τήξης, το μεγαλύτερο μέρος του πάγου αφαιρέθηκε από τις ανατροφοδοτήσεις στο σύστημα του κλίματος, και η ανατροφοδότηση του CO₂ ήταν η μεγαλύτερη από αυτές.

"Η προέλευση των κύκλων των εποχών του πάγου είναι ένα σημαντικό μυστήριο στις μελέτες του προηγούμενου κλίματος, και μερικοί επιστήμονες αισθάνθηκαν ότι η απάντηση πρέπει να είναι πολύ σύνθετη", λέει ο Ruddiman. "Αυτή η υπόθεση ακόμη είναι αρκετά απλή, απαιτεί μόνο τον ήλιο, την ανατροφοδότηση του διοξειδίου του άνθρακα, και μια βαθμιαία ψύξη. Ο προεξέχων ρόλος που προτείνεται για το διοξείδιο του άνθρακα είναι σύμφωνος με την πιθανή επίδρασή του στο μελλοντικό κλίμα."

Δύο έτη πριν ο Ruddiman δημοσίευσε μια μελέτη που υποθέτει ότι οι άνθρωποι αλλάζουν το παγκόσμιο κλίμα επί χιλιάδες χρόνια από την εμφάνιση της γεωργίας, σταματώντας ενδεχομένως την έναρξη μιας νέας εποχής του πάγου. Εκείνη η μελέτη είχε μια εκτενή διεθνή κάλυψη στα ΜΜΕ και συζητείται ακόμα ευρέως στην επιστημονική κοινότητα του κλίματος.