Για πολλές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια, ο πλανήτης μας έχει βιώσει παγωμένες περιόδους ακολουθούμενες από θερμότερες. Ένας κρίσιμος ρόλος σε αυτές τις αλλαγές μπορεί να προέρχεται από την τροχιακή κίνηση του πλανήτη μας.
Μελετώντας πώς κινείται και πώς «ταλαντεύεται» η Γη, οι ερευνητές έχουν καταφέρει να ανακατασκευάσουν ανεξάρτητα τις παγετώδεις περιόδους τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια και να κάνουν κάποιες προβλέψεις για το μέλλον.
Η σύνδεση μεταξύ της τροχιάς της Γης και της κλιματικής αλλαγής
Η ιδέα ότι υπάρχει μια σύνδεση μεταξύ της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο και των διακυμάνσεων στις παγκόσμιες θερμοκρασίες υπάρχει εδώ και 50 χρόνια, αλλά οι ακριβείς τροχιακοί παράμετροι που εμπλέκονται δεν ήταν σαφείς.
Οι λεπτές αλλαγές στην τροχιά (εκκεντρότητα), η κλίση του πλανήτη σε σχέση με την τροχιά (αξονική κλίση) και η αλλαγή της κατεύθυνσης του άξονα περιστροφής της Γης (μετάπτωση) ήταν πιθανοί ένοχοι, αλλά δεν ήταν σαφές πώς ακριβώς εμπλέκονταν.
Τα ερευνητικά ευρήματα
Η νέα μελέτη διασαφηνίζει πώς προέκυψαν αυτές οι σχέσεις. Η αξονική κλίση προκαλεί μεταβολές στην εποχικότητα σε 41.000 χρόνια, επηρεάζοντας το πόση συνολική ενέργεια δέχονται οι υψηλές γεωγραφικές γειτονίες το καλοκαίρι. Η μετάπτωση μεταβάλλει την κορύφωση της καλοκαιρινής έντασης στα μεσαία και υψηλά γεωγραφικά πλάτη κάθε 21.000 χρόνια.
Και οι δύο παράμετροι και η αλληλεπίδρασή τους είναι σημαντικές, με τις αλλαγές να έχουν ισχυρότερη επιρροή στην αρχή της περιόδου απόψυξης, ενώ οι αλλαγές της αξονικής κλίσης επηρεάζουν την κορυφή της μεσοπαγετώδους περιόδου – το διάστημα μεταξύ δύο παγετώνων – και πότε αρχίζει μια νέα παγετώδης περίοδος.
«Βρήκαμε ένα προβλέψιμο μοτίβο στις κλιματικές αλλαγές της Γης και πότε αυτές αλλάζουν μεταξύ παγετώνων και ήπιων θερμών περιόδων όπως σήμερα, που ονομάζονται μεσοπαγετωνικές», δήλωσε η συν-συγγραφέας Lorraine Lisiecki, καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Σάντα Μπάρμαρα.
«Ήμασταν εντυπωσιασμένοι από το γεγονός ότι βρήκαμε ένα τόσο σαφές αποτύπωμα των διαφορετικών τροχιακών παραμέτρων στα κλιματικά αρχεία», πρόσθεσε ο κύριος συγγραφέας Stephen Barker, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Κάρντιφ.
Σύγκριση με τις Παγετωνικές Περιόδους
Η ομάδα συνέκρινε τις αλλαγές στις τροχιακές παραμέτρους με τις παγετώδεις περιόδους των τελευταίων 900.000 χρόνων. Η εκκεντρότητα κυμαίνεται σε κύκλους 100.000 χρόνων (και μια δεύτερη κυκλική περίοδο 400.000 χρόνων). Βρήκαν ένα επαναλαμβανόμενο μοτίβο που είναι συνεπές με τις τροχιακές αλλαγές.
«Το μοτίβο που βρήκαμε είναι τόσο αναπαραγώγιμο που μπορέσαμε να κάνουμε μια ακριβή πρόβλεψη του πότε θα συμβαίνει κάθε μεσοπαγετωνική περίοδος τα τελευταία εκατομμύρια χρόνια και πόσο θα διαρκεί. Αυτό είναι σημαντικό, γιατί επιβεβαιώνει ότι οι φυσικοί κύκλοι κλιματικής αλλαγής που παρατηρούμε στη Γη τα τελευταία χιλιάδες χρόνια είναι σε μεγάλο βαθμό προβλέψιμοι και όχι τυχαίοι ή χαοτικοί» είπε ο Barker.
Οι επιπτώσεις των ανθρώπινων παρεμβάσεων
Οι παρατηρήσεις μπορούν να βοηθήσουν στην δημιουργία μιας ενιαίας θεωρίας για την εμφάνιση παγετώδους και μεσοπαγετώδους περιόδου στη Γη. Και θα μπορούσαν επίσης να είναι χρήσιμες για την πρόβλεψη του μέλλοντος. Βασιζόμενοι στους τροχιακούς παραμέτρους, αν οι άνθρωποι δεν είχαν αλλάξει το κλίμα τόσο δραστικά, η επόμενη Εποχή των Παγετώνων θα ήταν σε περίπου 10.000 χρόνια.
«Και επειδή ζούμε σε μια μεσοπαγετωνική περίοδο – που ονομάζεται Ολόκαινος (Holocene) – είμαστε επίσης σε θέση να δώσουμε μια αρχική πρόβλεψη για το πότε το κλίμα μας θα μπορούσε να επιστρέψει σε μια παγωμένη κατάσταση», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Chronis Tzedakis, καθηγητής στο University College London.
«Όμως μια τέτοια μετάβαση σε μια παγωμένη κατάσταση σε 10.000 χρόνια είναι πολύ απίθανο να συμβεί, διότι οι ανθρωπιστικές εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα έχουν ήδη απομακρύνει το κλίμα από την φυσική του πορεία, με μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στο μέλλον», πρόσθεσε ο συν-συγγραφέας Gregor Knorr από το Ινστιτούτο Alfred Wegener, Κέντρο Helmholtz για Πολικές και Θαλάσσιες Έρευνες.
Συμπεράσματα και προοπτικές
Η ομάδα ελπίζει να κατασκευάσει ένα μακροπρόθεσμο βασικό μοντέλο για το κλίμα της Γης, που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μαζί με τα βραχυπρόθεσμα κλιματικά μοντέλα που εξετάζουν τις επιπτώσεις της ανθρώπινης δραστηριότητας κατά τα τελευταία 150 χρόνια.
«Τώρα ξέρουμε ότι το κλίμα είναι σε μεγάλο βαθμό προβλέψιμο σε αυτές τις μακρές χρονικές κλίμακες, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πραγματικά τις προηγούμενες αλλαγές για να μας ενημερώσουν σχετικά με το τι μπορεί να συμβεί στο μέλλον», πρόσθεσε ο Barker. «Αυτό είναι κάτι που προηγουμένως δεν μπορούσαμε να κάνουμε με την εμπιστοσύνη που παρέχει η νέα μας ανάλυση».
«Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για να ενημερώσουμε καλύτερα τις αποφάσεις που παίρνουμε τώρα σχετικά με τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, οι οποίες θα καθορίσουν τις μελλοντικές κλιματικές αλλαγές».
Ένα άρθρο που περιγράφει αυτά τα ενδιαφέροντα αποτελέσματα έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό Science.