Το ερώτημα μοιάζει απλό αλλά δεν είναι, όπως δεν είναι εύκολο να εξηγήσει η επιστήμη γιατί οι εποχές των παγετώνων επανέρχονται κάθε 100.000 χρόνια. Νέα ευρήματα από σπήλαια της Κίνας έρχονται τώρα να ρίξουν φως στη σκοτεινή υπόθεση 
Tο 1993 ένα αγόρι που έπαιζε μπάλα κάπου κοντά στη Νανκίνγκ στην Κίνα ξαφνικά έπεσε μέσα στη γη. Είχε ανακαλύψει τυχαία ένα σπήλαιο που αργότερα ονομάστηκε Χούλου και αποδείχθηκε πραγματική σπηλιά των θησαυρών για την επιστήμη. Εκτός από δύο σκελετούς Ηomo erectus, έκρυβε σταλαγμίτες που φαίνεται να συμβάλλουν στη λύση ενός από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κλιματολογίας: του γιατί οι εποχές των παγετώνων άρχισαν και τελείωσαν στις συγκεκριμένες περιόδους.
Επί περισσότερα από δύο εκατομμύρια χρόνια το κλίμα της Γης γνώρισε τεράστιες ταλαντεύσεις. Πελώριοι παγετώνες απλώνονταν σιγά σιγά στα βόρεια μέρη της και στη συνέχεια έλιωναν αφήνοντάς την να απολαύσει μια σχετικά βραχεία θερμή περίοδο προτού οι πάγοι επανέλθουν. Οι κλιματολόγοι από παλιά υποπτεύονταν ότι αυτοί οι κύκλοι των παγετώνων πυροδοτούνται από τις αλλαγές στην τροχιά του πλανήτη μας. Αν και αυτή η θεωρία είχε πολλές επιτυχίες, αδυνατεί να εξηγήσει ένα καθοριστικό γεγονός: το γιατί οι δριμύτερες εποχές των παγετώνων τελειώνουν κάθε περίπου 100.000 χρόνια. «Είναι ένα μεγάλο πρόβλημα» λέει ο Λάρι Εντουαρντς του Πανεπιστημίου της Μινεσότα των Ηνωμένων Πολιτειών.
Ο κ. Εντουαρντς ανήκει σε μια ομάδα ειδικών που ίσως έχουν τελικά μια απάντηση, χάρη στο Χούλου και μερικά άλλα γειτονικά σπήλαια. Αν τα συμπεράσματά τους είναι σωστά, τότε οι μεγαλύτεροι παγετώνες του παρελθόντος ήταν εξαιρετικά ευάλωτοι, καταλήγοντας κάποια στιγμή να λιώνουν με την παραμικρή παραπανίσια λιακάδα. Τι σχέση έχουν όμως οι σταλαγμίτες της Κίνας με τα τεράστια στρώματα πάγου που κάλυπταν κάποτε μεγάλο μέρος της Ευρώπης, της Σιβηρίας και της Βόρειας Αμερικής;
Η θεωρία της τροχιάς
Ως τα μέσα του 19ου αιώνα ήταν πλέον ξεκάθαρο ότι κάποτε είχε υπάρξει μια «Μεγάλη Εποχή των Παγετώνων». Οι σχετικές ενδείξεις ήταν πάρα πολλές και μάλιστα ορισμένοι γεωλόγοι υποστήριζαν ότι η εποχή των πάγων δεν ήταν μία αλλά τέσσερις. Το ερώτημα ήταν: γιατί;
Πολλές θεωρίες είχαν προταθεί. Το 1864 ο Σκωτσέζος Τζέιμς Κρολ, αυτοδίδακτος φυσικός, πρότεινε ότι οι περιοδικές αλλαγές της τροχιάς της Γης αλλάζουν την ποσότητα ηλιακού φωτός που φθάνει στον πλανήτη επηρεάζοντας τους πάγους. Στο φαινόμενο, υποστήριζε, συνέβαλλαν και άλλες θετικές αναδράσεις, όπως οι μεταβολές στα ωκεάνια ρεύματα.
Ο Κρολ έκανε λάθος στον χρονικό προσδιορισμό των εποχών των παγετώνων, η «τροχιακή» θεωρία του όμως ήρθε ξανά στην επιφάνεια στις αρχές του 20ού αιώνα από τον σέρβο μηχανικό Μιλουτίν Μιλάνκοβιτς, ο οποίος αυτή τη φορά εστίασε το ενδιαφέρον του στην επιρροή που έχουν οι αλλαγές της τροχιάς της Γης στην ηλιοφάνεια του βορείου ημισφαιρίου κατά τους θερινούς μήνες. Οι ψυχρότεροι χειμώνες δεν επιφέρουν μεταβολές στην ανάπτυξη των παγετώνων, όμως τα ψυχρότερα καλοκαίρια μπορούν να την επηρεάσουν. Αν το χιόνι που πέφτει κατά τη διάρκεια του χειμώνα δεν λιώσει εντελώς το καλοκαίρι, οι παγετώνες μεγαλώνουν· όταν το θερινό λιώσιμο των χιονιών παίρνει το επάνω χέρι, τότε συρρικνώνονται.
Οι κύκλοι του Μιλάνκοβιτς
Ο Μιλάνκοβιτς έκανε επί δεκαετίες λεπτομερείς υπολογισμούς για να εξαγάγει τις επιπτώσεις των τριών βασικών τροχιακών κύκλων. Για παράδειγμα, η κλίση του άξονα της Γης αυξομειώνεται κάθε 41.000 χρόνια, κάνοντας τα καλοκαίρια θερμότερα και τους χειμώνες ψυχρότερους.
Το έργο του Μιλάνκοβιτς έμεινε στην αφάνεια ως τις δεκαετίες του 1960 και του 1970, όταν οι ερευνητές άρχισαν να συντάσσουν ένα λεπτομερές χρονοδιάγραμμα των εποχών των παγετώνων με βάση τα ισότοπα στα θαλάσσια ιζήματα. Οι μετρήσεις έδειξαν ότι οι εποχές των πάγων δεν ήταν μόνο τέσσερις αλλά δεκάδες. Επιπλέον η αυξομείωση των παγετώνων συνήθως συνέπιπτε με τις αλλαγές της τροχιάς, επιβεβαιώνοντας τη θεωρία του Μιλάνκοβιτς.
Η ιστορία ωστόσο δεν τελείωσε εδώ. Σήμερα γνωρίζουμε ότι οι πολικοί μόνιμοι παγετώνες άρχισαν να σχηματίζονται πριν από περίπου 30 εκατομμύρια χρόνια, με την πτώση των επιπέδων του διοξειδίου του άνθρακα. Πριν από περίπου 2,5 εκατομμύρια χρόνια, όταν η θερμοκρασία έπεσε ακόμη περισσότερο, ξεκίνησε ένας κύκλος κατά τον οποίο μεγαλύτεροι παγετώνες απλώνονταν επαναλαμβανόμενα στο βόρειο ημισφαίριο και στη συνέχεια υποχωρούσαν. Αρχικά αυτές οι εποχές παγετώνων ήταν σχετικά μικρές και παρουσιάζονταν περίπου κάθε 41 εκατομμύρια χρόνια- ακριβώς όπως θα περίμενε κανείς με βάση τις μεταβολές της κλίσης του άξονα της Γης.
Το μυστήριο των 100.000 χρόνων
Υστερα όμως, πριν από κάτι λιγότερο από ένα εκατομμύριο χρόνια, το πρότυπο άλλαξε. Αρχισε μια σειρά από πολύ δριμύτερες εποχές παγετώνων που διήρκεσαν 100.000 χρόνια. Αυτό αποτελεί μεγάλο μυστήριο. Το σχήμα της τροχιάς της Γης αλλάζει ανά περιόδους των 95.000 και των 125.000 ετών, αλλά η επίδραση που έχει αυτή η αλλαγή στις εποχές είναι πολύ ασθενέστερη από αυτή των άλλων τροχιακών κύκλων. Γιατί οι δριμύτερες εποχές των παγετώνων να προκαλούνται από τις μικρότερες μεταβολές της θερινής ηλιοφάνειας;
Προσπαθώντας να βρουν μιαν απάντηση, ορισμένοι ερευνητές άρχισαν να διερευνούν εναλλακτικές προσεγγίσεις. Μια ιδέα ήταν ότι η Γη μερικές φορές περνάει μέσα από διαπλανητικά νέφη σκόνης τα οποία μειώνουν τη θερμότητα του ήλιου. Ή ότι ίσως το άστρο μας περιοδικά γίνεται περισσότερο ή λιγότερο λαμπρό.
Δείγματα από πυρήνες των πάγων της Ανταρκτικής άρχισαν ωστόσο να οδηγούν προς μιαν άλλη κατεύθυνση, αποδεικνύοντας ότι υπήρχε μια στενή σχέση ανάμεσα στη θερμοκρασία και στα επίπεδα των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Αυτό έδινε σε έναν βαθμό μιαν απάντηση στο πρόβλημα των 100.000 χρόνων: οι μικρές αλλαγές στην ηλιοφάνεια θα μπορούσαν να ενισχυθούν πολύ από μια παράλληλη άνοδο των επιπέδων του CΟ2 . Η μεγάλη αβεβαιότητα στη χρονολόγηση των γεγονότων δεν επέτρεπε όμως μια σαφή εξήγηση.
Για να είναι σε θέση να διαπιστώσουν τι πραγματικά συνέβη οι ερευνητές χρειάζονται ακριβείς χρονολογίες, ειδικά για το τέλος των εποχών των παγετώνων. Τα θαλάσσια ιζήματα και οι πυρήνες των πάγων καταγράφουν μεν την αλληλουχία των γεγονότων, όμως η τοποθέτησή τους στον χρόνο είναι πολύ δύσκολη. «Προσπαθούσα να επιτύχω τη χρονολόγηση αυτών των λήξεων εδώ και 25 χρόνια» λέει ο κ. Εντουαρντς.
Ο ερευνητής και η ομάδα του ξεκίνησαν εξετάζοντας τα ποσοστά ουρανίου- θορίου στα κοράλλια, δεν μπόρεσαν όμως να βρουν αρκετά παλαιά δείγματα ώστε να μετρήσουν πιο «πίσω» από τις δύο τελευταίες λήξεις. Στα μέσα της δεκαετίας του 1990 στράφηκαν προς τους σταλαγμίτες, οι οποίοι, όπως και τα κοράλλια, μπορούν να χρονολογηθούν από το ουράνιο και το θόριο που περιέχουν.
Το επόμενο πρόβλημα ήταν να βρουν σπήλαια με αρκετά παλαιούς σταλαγμίτες. Μετά την ανακάλυψη των δύο σκελετών Ηomo erectus στο Χούλου ο Γιονγκτζίν Γουάνγκ του Παιδαγωγικού Πανεπιστημίου της Νανκίνγκ πήγε εκεί για να χρονολογήσει τα απολιθώματα και ανακάλυψε σταλαγμίτες δεκάδων χιλιάδων ετών. Ηλθε σε επαφή με τον Χάι Τσενγκ, συνεργάτη του κ. Εντουαρντς, και μαζί βρήκαν παράξενα μηνύματα στα πετρώματα.
Ισότοπα και μουσώνες
Μια νέα θεωρία κερδίζει έδαφος: οι παγετώνες λιώνουν κάτω από το βάρος τους, καθώς ο φλοιός της Γης από κάτω τους «βουλιάζει» και τους οδηγεί κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας
Οι σταλαγμίτες παρέχουν ενδείξεις για το κλίμα με τη μορφή ισοτόπων οξυγόνου, που καταγράφουν την ισχύ των θερινών μουσώνων. Καθώς η τελευταία εποχή των παγετώνων όδευε προς τη λήξη της πριν από 11.000-
17.000 χρόνια, η περιεκτικότητα των σταλαγμιτών σε οξυγόνο-18 αυξήθηκε, γεγονός το οποίο αποτελεί ένδειξη ότι οι βροχές των θερινών μουσώνων ήταν πολύ ασθενέστερες από το συνηθισμένο. Οι ερευνητές στάθηκαν πολύ τυχεροί, εντοπίζοντας ακόμη αρχαιότερους σταλαγμίτες σε δύο γειτονικά σπήλαια, το Λιντσού και το Σανμπάο.
Τα στοιχεία από τα κινεζικά σπήλαια δείχνουν ότι οι μουσώνες εξασθένησαν κατά τη διάρκεια και των τεσσάρων τελευταίων λήξεων των εποχών των παγετώνων. «Είναι εκπληκτικό το πόσο στενά συνδέονται» λέει ο κ. Εντουαρντς. Η αιτία θα πρέπει να είναι, όπως υποπτεύονταν από καιρό οι ειδικοί, ότι το λιώσιμο των πάγων επηρεάζει την ωκεάνια κυκλοφορία προκαλώντας δραστικές αλλαγές στο κλίμα. Η σύνδεση αυτή σήμαινε επίσης ότι τα γεγονότα κατά τη διάρκεια των τελευταίων τεσσάρων λήξεων μπορούσαν να χρονολογηθούν, επιτρέποντας στον κ. Εντουαρντς και στην ομάδα του να παραλληλίσουν το ιστορικό από τα θαλάσσια ιζήματα, τους πυρήνες των πάγων και τα σπήλαια και να συγκρίνουν τους παροξυσμούς στο κλίμα της Γης με τις αλλαγές στην ηλιακή ακτινοβολία κατά τους θερινούς μήνες.
Λίγο πριν από κάθε λήξη μιας εποχής παγετώνων το διάγραμμα της θερινής ηλιοφάνειας ανεβοκατεβαίνει μερικές φορές εξαιτίας της συνδυασμένης επίδρασης όλων των τροχιακών μεταβολών. Το ανεβοκατέβασμα εξασθενεί και ύστερα, λίγο αφότου η καμπύλη της ηλιοφάνειας αρχίσει να ανεβαίνει, μετά την τέταρτη ή πέμπτη πτώση, η εποχή των παγετώνων τελειώνει. «Βλέπουμε ακριβώς το ίδιο και στους τέσσερις τερματισμούς» λέει ο κ. Εντουαρντς. «Αυτό υποδηλώνει ότι τα στρώματα των πάγων είναι πολύ ευαίσθητα στις ηλιακές ακτίνες».
Αν όμως λίγη περισσότερη καλοκαιρινή λιακάδα αρκεί για να λιώσει τους πάγους, τότε γιατί αυτοί δεν λιώνουν κάθε φορά που υπάρχει πιο έντονη ηλιακή ακτινοβολία αλλά περιμένουν το τέταρτο ή το πέμπτο ανεβοκατέβασμα;
Μια ένδειξη έρχεται από το «πριονωτό» πρότυπο που ακολουθούν οι εποχές των παγετώνων. Εκτός από μερικές παύσεις και επανεκκινήσεις, τα στρώματα των πάγων μεγαλώνουν συνεχώς κατά τη διάρκεια μιας περιόδου παγετώνων, φθάνοντας στο μεγαλύτερο μέγεθός τους ακριβώς πριν από τη λήξη. Το πρότυπο αυτό σημαίνει ότι το μεγάλο μέγεθος ενέχει κινδύνους για την ύπαρξη ενός στρώματος πάγου.
Λειώνουν κάτω από το… βάρος τους!
Ενα αδύνατο σημείο ίσως είναι το βάρος. Οσο μεγαλύτερο γίνεται ένα στρώμα πάγου, τόσο πιο πολύ «βουλιάζει» ο φλοιός της Γης που υπάρχει από κάτω του. Στα μεγαλύτερα υψόμετρα η θερμοκρασία του αέρα είναι υψηλότερη, ενισχύοντας το λιώσιμο. Καθώς μάλιστα ο φλοιός βουλιάζει, μεγάλο μέρος των στρώματος πάγου θα καταλήξει να βρίσκεται κάτω από τη στάθμη της θάλασσας. Οι παγετώνες που βρίσκονται στον βυθόόπως σήμερα αυτός της Δυτικής Ανταρκτικής- είναι πολύ πιο ευάλωτοι στη θέρμανση του κλίματος.
Αυτά οι ειδικοί τα υποπτεύονταν ήδη, η τελευταία έρευνα όμως φέρνει στο φως ένα ακόμη ευαίσθητο σημείο των μεγάλων στρωμάτων πάγου. Ενώ οι προηγούμενες μελέτες έδειχναν ότι τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα αρχίζουν να αυξάνονται χιλιάδες χρόνια προτού οι πάγοι αρχίσουν να λιώνουν, σύμφωνα με την ομάδα του κ. Εντουαρντς τα δύο αυτά φαινόμενα αρχίζουν ταυτόχρονα. Η διαφορά είναι καθοριστική, γιατί σημαίνει ότι το λιώσιμο των παγετώνων θα μπορούσε να προκαλεί την άνοδο του διοξειδίου του άνθρακα. Ο μηχανισμός ίσως να βρίσκεται στη μεταβολή της ωκεάνιας κυκλοφορίας.
Στη λαϊκή φαντασία- χάρη στο Χόλιγουντ- η παύση της κυκλοφορίας του Ατλαντικού οδηγεί σε μια παγκόσμια εποχή παγετώνων, στην πραγματικότητα όμως η κύρια επίδρασή της είναι η ανακατανομή της θερμότητας. Αν λιγότερη θερμότητα διοχετεύεται προς τον Βορρά, οι νότιοι ωκεανοί θερμαίνονται. Καθώς το CΟ2 διαλύεται δυσκολότερα στο θερμό νερό, αυτό οδηγεί σε μεγαλύτερη έκλυσή του στην ατμόσφαιρα.
Ο ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ CΟ2
Τα νέα στοιχεία παρουσιάζουν μια εκδοχή που έχει νόημα.Τα στρώματα των πάγων αναπτύσσονται ώσπου να φθάσουν στο όριο της σταθερότητας,σημείο στο οποίο μια μικρή άνοδος στη θερινή ηλιοφάνεια είναι αρκετή για να τους αποσταθεροποιήσει.Καθώς οι πάγοι λιώνουν,γλυκό νερό απελευθερώνεται στον Ατλαντικό σταματώντας την ωκεάνια κυκλοφορία και διοχετεύοντας διοξείδιο του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.Οσο η συνδυασμένη επίδραση της έξτρα θερινής ηλιοφάνειας και της ανόδου του CΟ2 είναι μεγαλύτερη από την τοπική ψύχρανση από το σταμάτημα της ωκεάνιας κυκλοφορίας οι πάγοι συνεχίζουν να λιώνουν,στέλνοντας περισσότερο νερό στον Ατλαντικό.Το λιώσιμο ενός πραγματικά μεγάλου στρώματος πάγου σταματάει την ωκεάνια κυκλοφορία για πολύ μεγάλο διάστημα,στέλνοντας τελικά στην ατμόσφαιρα τόσο πολύ διοξείδιο του άνθρακα ώστε οι πάγοι λιώνουν μέσα σε μόλις μερικές χιλιάδες χρόνια.
Αλλοι κλιματολόγοι έχουν εντυπωσιαστεί από τα αποτελέσματα της ομάδας του κ.Εντουαρντς.«Η δουλειά τους στη χρονολόγηση του ιστορικού των σπηλαίων είναι μνημειώδης»λέει ο Πίτερ Χόιμπερς του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ.«Είναι θαυμάσιο που δίνει αυτά τα όρια και επιβεβαιώνει ότι η χρονολόγηση των κλιματικών γεγονότων συμπίπτει με τις τροχιακές μεταβολές».
Υπάρχουν ωστόσο αρκετά προβληματικά σημεία.Το πιο ισχυρό είναι κάποια δείγματα κοραλλιών από την Ταϊτή που,αν η χρονολόγησή τους είναι σωστή,τοποθετούν την άνοδο της στάθμης της θάλασσας μερικές χιλιάδες χρόνια νωρίτερα απ΄ ό,τι τα στοιχεία των κινεζικών σπηλαίων τα οποία την τοποθετούν περίπου στη λήξη της εποχής των παγετώνων,πριν από 130.000 χρόνια.
Τέτοιου είδους ασυνέπειες κάνουν ορισμένους ερευνητές να υποπτεύονται ότι τα πράγματα είναι ακόμη πιο πολύπλοκα και ότι υπάρχουν πολλά που πρέπει να ανακαλύψουμε ακόμη.
OΔΕΥΟΥΜΕ ΠΡΟΣ ΜΙΑ ΝΕΑ ΜΕΙΟΚΑΙΝΟ;
Παρά το γεγονός ότι οι τροχιακές μεταβολές θα εξακολουθήσουν να έχουν μια μικρή επίδραση στο κλίμα,το βέβαιο είναι πάντως ότι η εποχή των πάγων έχει σχεδόν τελειώσει.Με τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα να φθάνουν τα 380 μέρη ανά εκατομμύριο και να ανεβαίνουν συνεχώς,το κλίμα οδεύει στο να γίνει όπως αυτό της Μειοκαίνου πριν από 10-15 εκατομμύρια χρόνια, πολύ πριν από την έναρξη του κύκλου των πάγων,όταν η θερμοκρασία ήταν κατά 6 βαθμούς Κελσίου μεγαλύτερη και η στάθμη της θάλασσας κατά 40 μέτρα υψηλότερη.Αν ο πλανήτης περάσει σε ένα άλλο κλιματικό καθεστώς αντί να επιστρέψει στην προβιομηχανική κατάστασή του, ίσως οι πάγοι να μην εμφανιστούν ποτέ ξανά στην Ευρώπη και στη Βόρεια Αμερική.
Πηγή: Το Βήμα – Νew Scientist Μagazine,http://www.physics4u.gr/blog
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου