Новый ледниковый период: ученые рассмотрели новые сценарии возможного похолодания

Ученые из Массачусетского технологического института выдвигают новую теорию того, что, возможно, привело планету к каждому ледниковому периоду. И предположили, когда он может повториться.

Как минимум дважды в истории Земли почти вся планета была покрыта слоем снега и льда. Эти события произошли один за другим, где-то около 700 млн лет назад. Данные свидетельствуют о том, что последовательные глобальные ледниковые периоды подготовили почву для последующего взрыва сложной многоклеточной жизни на Земле. Ученые рассмотрели несколько сценариев того, что, возможно, привело планету к каждому ледниковому периоду. 

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что на Земле наступит глобальный ледниковый период, когда уровень солнечного излучения, который получает планета, быстро меняется в течение геологически короткого периода времени. Количество солнечного излучения не должно опускаться до определенной пороговой точки.

Результаты исследования предполагают, что, независимо от того, что вызвало ледниковые периоды на Земле, наиболее вероятно, были вовлечены процессы, уменьшающие количество солнечной радиации, выходящей на поверхность планеты. К примеру, извержения вулканов или биологически индуцированное образование облаков, которые могли значительно заблокировать солнечные лучи.

[news_post id='5537540' name='' img='' align='left']

Результаты могут также относиться к поиску жизни на других планетах. Исследователи стремились найти экзопланеты в обитаемой зоне. Новое исследование предполагает, что эти планеты могут временно обледенеть, если их климат резко меняется. Даже если они находятся в обитаемой зоне, планеты, подобные Земле, могут быть более восприимчивыми к глобальному ледниковому периоду, чем считалось ранее.

Независимо от конкретных процессов, которые вызвали прошлые ледниковые периоды, ученые соглашаются с тем, что процессы, которые к нему привели, связаны с обратной связью ледяного альбедо. Поскольку входящий солнечный свет уменьшается, лед расширяется от полюсов к экватору. Чем больше льда покрывает земной шар, тем планета становится более отражающей поверхностью или более высокой в альбедо, что еще больше охлаждает поверхность для большего расширения льда. В конечном счете если лед достигает определенной степени, это становится безудержным процессом, приводящим к глобальному оледенению.

Глобальные ледниковые периоды на Земле носят временный характер из-за углеродного цикла планеты. Когда планета не покрыта льдом, уровни углекислого газа в атмосфере в некоторой степени контролируются выветриванием горных пород и минералов. Когда планета покрыта льдом, выветривание значительно уменьшается, так что углекислый газ накапливается в атмосфере, создавая парниковый эффект, который в конечном итоге приводит к оттаиванию планеты.

Ученые, как правило, согласны с тем, что формирование снежных планет связано с балансом между поступающим солнечным светом, обратной связью ледяного альбедо и глобальным углеродным циклом. Ранее они изучали другие периоды в истории Земли, где скорость, с которой происходили определенные изменения климата, сыграли свою роль в массовых вымираниях живых видов в прошлом.

Сегодня исследователи разработали простую математическую модель климатической системы Земли. Она включает в себя уравнения для входящей и исходящей солнечной радиации, температуры поверхности Земли, концентрации углекислого газа в атмосфере. Также в уравнения включены последствия выветривания при поглощении и хранении углекислого газа в атмосфере. Исследователи смогли настроить каждый из параметров, чтобы наблюдать, какие условия породили ледниковый период.

В конечном счете они обнаружили, что планета с большей вероятностью замерзнет, если поступающее солнечное излучение уменьшится быстрее, со скоростью, превышающей критическую, а не критический порог или определенный уровень солнечного света. Существует некоторая неопределенность в том, какой именно будет эта критическая скорость, поскольку модель представляет собой упрощенное представление климата Земли. Тем не менее, по оценкам ученых, если на Землю будет поступать на 2% меньше входящего солнечного света в течение периода около 10 000 лет, наступит новый глобальный ледниковый период.