أكثر

16.1: العصور الجليدية في تاريخ الأرض - علوم الأرض

16.1: العصور الجليدية في تاريخ الأرض - علوم الأرض


نحن حاليا في منتصف الفترة الجليدية (على الرغم من أنها أقل حدة الآن مما كانت عليه قبل 20000 عام) ، إلا أن هذه ليست الفترة الوحيدة للتجلد في تاريخ الأرض ؛ كان هناك الكثير في الماضي البعيد ، كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {1} ). بشكل عام ، كانت الأرض دافئة بدرجة كافية لتكون خالية من الجليد لفترة أطول بكثير مما كانت باردة بدرجة كافية للتجلد.

أقدم فترة جليدية معروفة هي العصر الهوروني. استنادًا إلى الأدلة على ترسبات الأنهار الجليدية من المنطقة المحيطة ببحيرة هورون في أونتاريو وأماكن أخرى ، من الواضح أن التجلد الهوروني استمر من حوالي 2400 إلى 2100 مليون مللي. نظرًا لندرة صخور ذلك العصر ، فإننا لا نعرف الكثير عن مدة هذا التجلد أو شدته أو مدى انتشاره العالمي.

في وقت متأخر من عصر البروتيروزويك ، ولأسباب غير مفهومة تمامًا ، برد المناخ بشكل كبير وتم الاستيلاء على الأرض بسبب ما يبدو أنه أكثر التجلد كثافة. التجلد في العصر الكريوجيني (البرد هي لاتينية تعني البرد الجليدي) تُعرف أيضًا باسم التكتلات الجليدية "Snowball Earth" ، لأنه يُفترض أن الكوكب بأكمله قد تجمد - حتى في المناطق الاستوائية - مع جليد يصل سمكه إلى كيلومتر واحد على المحيطات. قد لا يكون لدى زائر كوكبنا في ذلك الوقت أمل كبير في قابليته للعيش ، على الرغم من أن الحياة لا تزال على قيد الحياة في المحيطات. كانت هناك فترتان جليديتان رئيسيتان داخل Cryogenian ، استمرت كل منهما لحوالي 20 مليون سنة: Sturtian في حوالي 700 Ma و Marinoan عند 650 Ma. هناك أيضًا أدلة على حدوث بعض التجلد الأقصر قبل وبعد ذلك. تتزامن نهاية التجمعات الجليدية المبردة مع تطور أشكال الحياة الكبيرة والمعقدة نسبيًا على الأرض. بدأ هذا خلال العصر الإدياكاري ، ثم استمر مع ما يسمى بانفجار أشكال الحياة في العصر الكمبري. يعتقد بعض الجيولوجيين أن الظروف البيئية المتغيرة للكريوجين هي التي أدت في الواقع إلى تطور الحياة الكبيرة والمعقدة.

كانت هناك ثلاثة تجمعات جليدية رئيسية خلال دهر الحياة (540 مليون سنة الماضية) ، بما في ذلك جبال الأنديز / الصحراء (المسجلة في صخور أمريكا الجنوبية وأفريقيا) ، وكارو (التي سميت على اسم الصخور في جنوب إفريقيا) ، والتجمعات الجليدية في حقب الحياة الحديثة. كان Karoo هو الأطول من بين التجمعات الجليدية في دهر الحياة ، واستمر في معظم الوقت أن شبه القارة العملاقة Gondwana كانت تقع فوق القطب الجنوبي (حوالي 360 إلى 260 مليون سنة). غطت أجزاء كبيرة من إفريقيا وأمريكا الجنوبية وأستراليا والقارة القطبية الجنوبية (انظر الشكل ( PageIndex {3} )). كما قد تتذكر من الفصل العاشر ، فإن هذا التجلد الواسع ، عبر القارات المتباعدة الآن ، كان عنصرًا مهمًا في دليل ألفريد فيجنر على الانجراف القاري. على عكس التجمعات الجليدية Cryogenian ، فإن الأنديز / الصحراء ، و Karoo ، و Cenozoic الجليدية أثرت فقط على أجزاء من الأرض. خلال أوقات كارو ، على سبيل المثال ، كان ما يعرف الآن بأمريكا الشمالية بالقرب من خط الاستواء وظل غير متجمد.

كانت الأرض دافئة وغير متجمدة بشكل أساسي في جميع أنحاء حقبة الدهر الوسيط. على الرغم من أنه قد يكون هناك بعض التجلد الألبي في هذا الوقت ، إلا أنه لم يعد هناك أي سجل له. لم يكن على الديناصورات ، التي هيمنت على الموائل الأرضية خلال حقبة الحياة الوسطى ، أن تتحمل الظروف الجليدية.

استمر المناخ الدافئ في حقب الحياة الحديثة. في الواقع ، هناك دليل على أن العصر الباليوسيني (حوالي 50 إلى 60 مليون سنة) كان الجزء الأكثر دفئًا من دهر الحياة البرية منذ العصر الكمبري (الشكل ( فهرس الصفحة {2} )). ساهم عدد من الأحداث التكتونية خلال حقب الحياة الحديثة في تبريد كوكبي مستمر وكبير منذ 50 مليون سنة. على سبيل المثال ، أدى تصادم الهند مع آسيا وتشكيل سلسلة جبال الهيمالايا وهضبة التبت إلى زيادة كبيرة في معدل التجوية والتعرية. معدلات التجوية الأعلى من المعتاد للصخور مع معادن السيليكات ، وخاصة الفلسبار ، تستهلك ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وبالتالي تقلل من تأثير الاحتباس الحراري ، مما يؤدي إلى التبريد على المدى الطويل.

في 40 مليون سنة ، وسعت حركة اللوحة المستمرة الفجوة الضيقة بين أمريكا الجنوبية والقارة القطبية الجنوبية ، مما أدى إلى فتح ممر دريك. سمح هذا بالتدفق غير المقيد من الغرب إلى الشرق للمياه حول القارة القطبية الجنوبية ، التيار المحيطي في القطب الجنوبي (الشكل ( PageIndex {3} )) ، الذي عزل المحيط الجنوبي بشكل فعال عن المياه الأكثر دفئًا في المحيط الهادئ ، والمحيط الأطلسي ، و المحيطات الهندية. بردت المنطقة بشكل ملحوظ ، وبحلول 35 مليون (أوليغوسين) بدأت الأنهار الجليدية في التكون في القارة القطبية الجنوبية

ظلت درجات الحرارة العالمية ثابتة نسبيًا خلال العصر الأوليغوسيني والميوسيني المبكر ، وتضاءل التجلد في القطب الجنوبي خلال تلك الفترة. في حوالي 15 مليون سنة ، خلقت البراكين المرتبطة بالاندساس بين أمريكا الوسطى والجنوبية صلة بين أمريكا الشمالية والجنوبية ، مما منع المياه من التدفق بين المحيطين الهادئ والأطلسي. أدى هذا إلى تقييد انتقال الحرارة من المناطق المدارية إلى القطبين ، مما أدى إلى تجديد شباب القطب الجنوبي الجليدي. أدى توسع هذا الغطاء الجليدي إلى زيادة انعكاس الأرض بدرجة كافية لتعزيز حلقة ردود فعل إيجابية لمزيد من التبريد: المزيد من الجليد الجليدي الانعكاسي ، والمزيد من التبريد ، والمزيد من الجليد ، وما إلى ذلك. وشمال أوروبا (الشكل ( PageIndex {4} )). كان الجزء الأكثر كثافة من التجلد الحالي - والأكثر برودة - خلال المليون سنة الماضية (الثلث الأخير من العصر الجليدي) ، ولكن إذا عدنا التجلد في القطب الجنوبي ، فإنه يمتد حقًا من الأوليجوسين إلى الهولوسين ، و من المرجح أن تستمر في المستقبل.

تميز العصر الجليدي بتغيرات كبيرة في درجات الحرارة (من خلال مدى يقارب 10 درجات مئوية) على نطاقات زمنية من 40.000 إلى 100.000 سنة ، وما يقابلها من تمدد وانكماش للصفائح الجليدية. تُعزى هذه الاختلافات إلى التغيرات الطفيفة في البارامترات المدارية للأرض (دورات ميلانكوفيتش) ، والتي تم شرحها بمزيد من التفصيل في الفصل 21. على مدى المليون سنة الماضية ، كانت دورات التجلد حوالي 100000 عام ؛ يظهر هذا التباين في الشكل ( PageIndex {4} ).

التمرين 16.1 البليستوسين الجليدي و بين الجليدية

يوضح هذا الرسم البياني (الشكل ( PageIndex {5} )) 500000 سنة الماضية من التغيرات في درجات الحرارة العالمية بناءً على نفس البيانات المستخدمة في الشكل ( PageIndex {4} ). تتميز الفترات الخمس الأخيرة من الأنهار الجليدية برقائق الثلج. يُعرف أحدثها ، الذي بلغ ذروته عند حوالي 20 كا ، باسم التجلد في ويسكونسن. صف طبيعة التغير في درجة الحرارة الذي أعقب كل من هذه الفترات الجليدية.

تم تمييز العصر الجليدي الحالي (الهولوسين) بحرف H. أشر إلى الفترات الخمس السابقة بين الجليدية.

انظر الملحق 3 من أجل تمرين 16.1 إجابات.

في ذروة التجلد الأخير (جليد ولاية ويسكونسن) ، غطت الصفائح الجليدية الضخمة كل كندا تقريبًا ومعظم شمال الولايات المتحدة (الشكل ( PageIndex {6} )). (في الواقع ، امتد الجليد الجليدي جنوب ولاية ويسكونسن إلى إلينوي وإنديانا وأوهايو.) لوح الجليد Laurentide غطت معظم شرق كندا (والولايات المتحدة الأمريكية المجاورة) ، حتى الغرب مثل جبال روكي ، والأصغر ورقة الجليد كورديليران غطت معظم المنطقة الغربية. في قمم جليدية أخرى مختلفة خلال العصر الجليدي والبليوسيني ، كان مدى الجليد مشابهًا لهذا ، وفي بعض الحالات ، كان أكثر اتساعًا. كانت ألواح Laurentide و Cordilleran الجليدية مجتمعة قابلة للمقارنة في حجم الجليد مع الطبقة الجليدية الحالية في القطب الجنوبي.

سمات وسائل الإعلام

  • الشكل ( PageIndex {1} )، 16.1.3، 16.1.5: © Steven Earle. CC BY.
  • الشكل ( PageIndex {2} ): © Root Routledge. مقتبس من ستيفن إيرل. معتمد للاستخدام غير التجاري.
  • الشكل ( PageIndex {4} ): © Steven Earle. CC BY. استنادًا إلى بيانات ليسيكي ورايمو ، 2005.
  • الشكل ( PageIndex {6} ): © Steven Earle. استنادًا إلى خريطة NOAA.

تاريخ المناخ والغلاف الجليدي

درجات الحرارة تتغير في كل وقت. محليًا ، ليس من غير المألوف أن تنخفض درجات الحرارة 5 أو 10 أو حتى 20 درجة أو أكثر بين عشية وضحاها. على مدار عام في نصف الكرة الشمالي ، نرى زيادات تدريجية في متوسط ​​درجات الحرارة اليومية والشهرية مع انحسار الشتاء في الربيع والصيف ونشاهدهما يتساقطان مرة أخرى مع تحول الصيف إلى الخريف ثم العودة إلى الشتاء. عندما ننظر إلى درجة الحرارة على نطاق إقليمي أو عالمي على مدار سنوات عديدة ، تظهر الأنماط المناخية.

على مدار تاريخها ، شهدت الأرض عدة تقلبات دورية في المناخ. على سبيل المثال ، كانت الأرض خالية تمامًا من الجليد وكانت درجات الحرارة شديدة الحرارة بما يكفي للسلاحف وأشجار النخيل لتزدهر في القطبين خلال فترة Eocene Climatic Optimum منذ حوالي 49 مليون سنة. من ناحية أخرى ، خلال العصر الجليدي الأخير الأقصى ، الذي حدث بين 26500 و 19000 سنة مضت ، غطت الصفائح الجليدية ما يقرب من ثلث سطح الأرض رقم 039. اليوم ، نحن في مكان ما بين طرفي نقيض. يتواجد الثلج والجليد على مدار السنة بالقرب من القطبين وموسمياً عند خطوط العرض المنخفضة. تغطي الأنهار الجليدية حوالي 10٪ من سطح الأرض ويمكن العثور عليها في كل قارة باستثناء أستراليا.

العصور الجليدية

عادةً ما يستحضر مصطلح & quotice age & quot؛ صورًا لعالم متجمد ، مغطى بالثلج والجليد ، في وقت جابت فيه الماموث الصوفي والنمور ذات الأسنان السابر الأرض. ومع ذلك ، يستخدم العلماء مصطلح العصر الجليدي أو العصر الجليدي العصر الجليدي: أي فترة جيولوجية يحدث فيها تبريد طويل الأمد ووجود طبقات جليدية وأنهار جليدية. لوصف أي فترة جيولوجية يحدث فيها تبريد طويل الأمد ووجود طبقات جليدية وأنهار جليدية. هذا يعني أننا في خضم العصر الجليدي الآن! بشكل أكثر تحديدًا ، نحن في بين الجليدية بين الجليدية: فترة دافئة في العصر الجليدي. (فترة دافئة) في العصر الجليدي. تسمى فترات البرد في العصر الجليدي الجليدية جليدي: فترة ضمن العصر الجليدي ، تتميز بدرجات حرارة أكثر برودة وتقدم الأنهار الجليدية. يسمى أيضًا التجلد. أو الجليد التجلد: فترة في العصر الجليدي ، تتميز بدرجات حرارة أكثر برودة وتقدم الأنهار الجليدية. يسمى أيضًا بالجليد. ، وتتميز بدرجات حرارة أكثر برودة وتقدم الأنهار الجليدية.

العصور الجليدية تأتي وتذهب على مدى ملايين السنين. الفترات بين العصور الجليدية ، مثل تلك التي نعيشها الآن ، عادة ما تكون متباعدة بمئات الآلاف من السنين. بناءً على الأنماط المرصودة ، يجب أن نعود إلى & quoticehouse Earth. & quot ؛ ومع ذلك ، منذ الثورة الصناعية ، زاد ثاني أكسيد الكربون (CO2) في الغلاف الجوي (بسبب احتراق الوقود الأحفوري إلى حد كبير) تدفع الأرض نحو مناخ أكثر دفئًا. في الواقع ، نرى الآن أن هذه الزيادة في ثاني أكسيد الكربون2 تقوم بتسخين الأرض بمعدل

100 مرة أسرع مما شهدته الأرض من خلال التقلبات الطبيعية البطيئة.

افحص الرسوم البيانية أدناه بعناية. لاحظ أن المحور السيني يظهر العمر ، لذا فإن العمر 0 ​​يمثل شيئًا ما يحدث اليوم ، وعمر 400000 يمثل شيئًا حدث قبل 400000 عام. عندما تتحرك إلى اليمين على طول المحور السيني ، فإنك تنظر في الأساس إلى الوراء في الوقت المناسب. سوف تحتاج إلى قراءة الرسم البياني من من اليمين الى اليسار لمتابعة الأحداث كما حدثت بترتيب زمني. يُظهر الرسم البياني السفلي فقط الجزء من الرسم البياني العلوي من الوقت الحاضر إلى ما قبل 150000 عام.

العصور الجليدية في آخر 1،000،000 سنة. حقوق النشر: مؤسسة وودز هول لعلوم المحيطات. مستخدمة بإذن.

لماذا تنتهي الفترات الجليدية فجأة؟

لاحظ الشكل غير المتماثل لسجل درجة حرارة القطب الجنوبي (الخط الأسود) ، مع ارتفاع درجات الحرارة المفاجئ باللون الأصفر قبل المزيد من التبريد التدريجي (Kawamura et al. 2007 Jouzel et al.2007). يميل الاحترار في نهاية الفترات الجليدية إلى الحدوث بشكل مفاجئ أكثر من زيادة التشمس الشمسي. العديد من ردود الفعل الإيجابية مسؤولة عن هذا. واحد هو ردود الفعل على الجليد البياض. تتضمن التغذية الراجعة الثانية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2. القياس المباشر لثاني أكسيد الكربون في الماضي2 يُظهر المحاصرون في فقاعات الجليد الأساسية أن كمية ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 انخفض خلال الفترات الجليدية (Kawamura وآخرون 2007 Siegenthaler وآخرون 2005 Bereiter وآخرون 2015) ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن أعماق المحيط خزن المزيد من ثاني أكسيد الكربون2 بسبب التغيرات في اختلاط المحيطات أو النشاط البيولوجي. انخفاض ثاني أكسيد الكربون2 أدت المستويات إلى إضعاف تأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي وساعدت في الحفاظ على درجات حرارة منخفضة. أدى الاحترار في نهاية الفترات الجليدية إلى تحرير ثاني أكسيد الكربون2 من المحيط ، مما عزز تأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي وساهم في زيادة الاحترار.


خمسة اعمار جليدية

الهورونيان

حدد الباحثون خمسة عصور جليدية منفصلة. أقدمها هو التجلد الهوروني الذي حدث منذ 2.4 إلى 2.1 مليار سنة! خلال هذا الوقت ، كانت الكائنات الحية الوحيدة على الأرض أحادية الخلية. كانت درجات الحرارة منخفضة لدرجة أن الكرة الأرضية بأكملها كانت مغطاة بالجليد والثلج. تشير النظريات إلى أن سبب ذلك هو فترة خمول بركاني بلغت 250 مليون سنة. أدى هذا النقص في النشاط البركاني إلى خفض مستويات غازات ثاني أكسيد الكربون مما يعني أن الأرض لم تشهد تأثير الاحتباس الحراري. لا يوجد تأثير لظاهرة الاحتباس الحراري يعني انخفاض درجات الحرارة.

المبردة

كانت فترة التجلد التالية التي واجهتها الأرض هي الفترة المبردة التي استمرت لمدة 200 مليون سنة. حدث هذا الحدث منذ ما يقرب من 850 إلى 635 مليون سنة خلال عصر Neoproterozoic. أصبح للأرض الآن أشكال حياة أكثر تعقيدًا مثل الكائنات متعددة الخلايا. تدعي النظريات حول هذه الفترة أن وجود هذه المخلوقات تسبب في العصر الجليدي. الفكرة هي أنه عندما تموت هذه الكائنات ، فإنها تسقط في قاع البحر ، وتزيل ثاني أكسيد الكربون. مرة أخرى ، قلل نقص ثاني أكسيد الكربون من تأثير الاحتباس الحراري.

الأنديز والصحراء

بعد فترة Cryogenian ، شهدت الأرض التجلد في منطقة الأنديز والصحراء. حدث هذا منذ حوالي 450 إلى 420 مليون سنة وجلب معه أول انقراض كبير. تشكلت الأنهار الجليدية لأول مرة في ما يعرف الآن بإفريقيا وشرق البرازيل وغطت ببطء أمريكا الجنوبية الحالية. خلال هذه الفترة ، شكلت ثلاثيات الفصوص ، وذراعيات الأرجل ، ورأسيات الأرجل حياة حيوانية. لقد ضاعوا جميعًا في هذا العصر الجليدي.

كارو

كان التجلد الرئيسي الرابع الذي حدث هو فترة كارو. حدث هذا الحدث منذ 360 إلى 260 مليون سنة وشهد الانقراض الجماعي التالي للنباتات والحيوانات. نشأت فترة كارو بسبب الزيادة الشديدة في الحياة النباتية. كانت الأرض مغطاة بالنباتات التي تستهلك كل ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي وتنبعث منها مستويات عالية من الأكسجين. كان الأكسجين مرتفعًا لدرجة أن تأثير الاحتباس الحراري لم يحدث ، مما أدى إلى عصر جليدي آخر.

الربع

من المدهش أن الأرض تشهد حاليًا فترة جليدية. بدأ هذا منذ حوالي 2.58 مليون سنة وما زال مستمراً ، هذه المرة بدرجات حرارة أكثر اعتدالاً. تجمدت القارة القطبية الجنوبية لأول مرة منذ حوالي 14 مليون سنة بسبب إنشاء جبال الهيمالايا. كلما زاد نموهم ، زاد تعرضهم للعوامل الجوية مما أدى إلى انخفاض مستويات ثاني أكسيد الكربون. هذه المرة ، تم التحكم في الفترتين الجليدية والجليدية من خلال دوران الأرض ومستويات الشمس التي وصلت إلى السطح. تناوبت الفترات كل 41000 سنة حتى مليون سنة مضت عندما تغيرت الفترات الجليدية إلى دورة من 100000 سنة. ربما أدت درجات الحرارة المنخفضة هذه إلى تطور الإنسان العاقل. أصبحت أدمغة الإنسان أكبر وعندما اقتربت القمم الجليدية من القطبين ، بدأ البشر في زراعة الزراعة التي أدت إلى الحضارة الحديثة اليوم.


أحداث المناخ القديمة: العصر الجليدي الجليدي

حدثت بعض التغيرات المناخية الأكثر فجائية ودراماتيكية مؤخرًا في ماضي الأرض ، وكانت النبضات الجيولوجية منذ زمن بعيد إذا نظرنا إلى 4.6 مليار سنة كاملة من تاريخ الكوكب. توفر المواد بما في ذلك الرواسب المترسبة في أعماق البحار ، والجليد المتكون في الأنهار الجليدية الضخمة ، والهوابط المتكونة في الكهوف ، والماموث الصوفي ، والثدييات الكبيرة الأخرى ، والجراثيم وحبوب اللقاح للنباتات ، دليلاً على التذبذبات الكبيرة جدًا والمتكررة في مناخ الأرض التي بدأت حوالي 2.5 منذ مليون سنة. تتضمن هذه التذبذبات تقدمًا وتراجعًا متكررًا للأنهار الجليدية في نصف الكرة الشمالي. في ذروتها ، غطت الأجزاء الشمالية من أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا بالجليد ، كما تسببت التقلبات المناخية في حدوث تغييرات كبيرة في الغطاء النباتي وموائل الحيوانات ، فضلاً عن تغييرات كبيرة في دوران المحيطات.

ترسب الأنهار الجليدية أشكالًا أرضية ورواسب تشخيصية للغاية غالبًا ما تكون مليئة بالصخور الكبيرة المتآكلة من مساحات شاسعة من الأرض التي سافر عليها الجليد. منذ أكثر من قرن مضى ، قرر الجيولوجيون باستخدام مثل هذه الأدلة أنه في أبرد وقت من العصر الجليدي ، غطت الأنهار الجليدية إدنبرة واسكتلندا وموسكو وروسيا وديترويت وشيكاغو في الولايات المتحدة. في الواقع ، من الرواسب الجليدية وحدها ، استنتج علماء الجليديات العديد من التطورات والتراجع الرئيسية للصفائح الجليدية الرئيسية ، Laurentide في أمريكا الشمالية و Fennoscandian في أوروبا وآسيا.

في ذروة التجلد الرئيسي الأخير ، المعروف باسم Last Glacial Maximum (LGM) ، قبل 18000 سنة من الوقت الحاضر ، غطت الصفائح الجليدية شيكاغو وبوسطن وديترويت وكليفلاند (انظر الخرائط أدناه).

انتشر فهمنا لمناخ العصر الجليدي في الخمسينيات من القرن الماضي عندما بدأ حفر الرواسب في أعماق البحار وعندما بدأ إدراك إمكانات نظائر الأكسجين في إعادة بناء المناخ القديم. أظهرت النوى تباينات أو دورات دراماتيكية في نوع الرواسب مع تغيرات حادة في اللون من الأحمر أو الوردي إلى الأبيض أو الرمادي. وجد أن الدورات تتوافق مع التغيرات في كمية كربونات الكالسيوم المعدنية3 مشتق من أصداف كائنات أعماق البحار. تم تفسير التغييرات على أنها محولات رئيسية في دوران أعماق المحيط مع التغييرات المقابلة في التهوية والتآكل في المياه التي ترسبت فيها الرواسب. تم العثور على فورامنيفيرا العوالق ، في مراحل مختلفة من الدورات ، على نسب نظائر أكسجين مختلفة تم تفسيرها على أنها تقلب في درجة حرارة سطح البحر وحجم الجليد الجليدي.

من خلال دراسة لب الجليد ورواسب أعماق البحار ، نعلم الآن أنه كان هناك أكثر من 25 تقدمًا وتراجعًا مختلفًا على مدى 2.5 مليون سنة الماضية. في الواقع ، عندما تم جمع الرواسب ولبات الجليد ، وجد أن عددًا من الوكلاء يتقلب بطريقة منتظمة ودورية. كان معروفًا منذ فترة طويلة من علم الفلك النظري أن مدار الأرض حول الشمس يختلف كدالة للتقلبات المنتظمة في شكل المدار (يسمى الانحراف) ، وميل محور الدوران (يُسمى الميل أو الانحراف) ، والتمايل. من هذا المحور (يسمى السبق) (يرجى مشاهدة الفيديو أدناه). نظرًا لأن هذه التقلبات تتحكم في كمية التشمس الشمسي المتلقاة على سطح الأرض ، فمن المعروف أن هناك تأثير مناخي قوي. هذه التغييرات دورية بترددات منتظمة (الوقت من بداية دورة واحدة إلى نهايتها). من النظرية الفلكية ، من المعروف أن دورة الانحراف لها تردد يتراوح بين 100000 و 400000 سنة (دورتان مختلفتان) ، وتكرار الإمالة / الانحراف 40 ألف سنة ، والدوران السبق بتردد 20 ألف سنة. تم العثور على سجلات الوكيل Pleistocene تحتوي على بعض من نفس الترددات مثل هذه التقلبات المدارية ، وهذا دليل على أن التغييرات في كمية التشمس الشمسي كانت هي السيطرة النهائية على العصر الجليدي Pleistocene. يوضح الشكل أدناه سجلًا لنظائر الأكسجين مع دورات بارزة تبلغ 41000 و 1000000 سنة.

الائتمان: Five Myr Climate Change من ويكيميديا ​​، l مُثلج بموجب CC BY-NC-ND 2.0

يقدم الفيديو أدناه نظرة عامة حول كيفية اختلاف مدار الأرض وكيفية تأثيره على المناخ.

فيديو: مدار الأرض ومناخها (1:49)

يختلف مدار الأرض حول الشمس في عدد من الطرق التي تؤثر على كمية الإشعاع الشمسي وتوزيعه على سطح الأرض. هذا الاختلاف دوري ، مما يعني أنه على مدار عدد من السنوات ، تزداد المعلمة وتنقص بطريقة دورية. يمكن ملاحظة المعلمات المدارية في عدد من سجلات المناخ القديم التي تتراوح من تشميع وتضاؤل ​​الصفائح الجليدية إلى سجلات درجات الحرارة القديمة. تُعرف المعلمة المدارية الأولى باسم الانحراف المركزي. هذه الدورة لها 400000 سنة و 100000 سنة وتصف شكل مدار الأرض حول الشمس ، والذي يختلف من شكل بيضاوي أكثر إلى شكل أقل بيضاويًا. تُعرف المعلمة المدارية الثانية باسم الانحراف. يُعرف أيضًا باسم الميل ، وهذه المعلمة لها دورية 41000 سنة وتصف ميل محور الأرض أثناء دورانه حول الشمس. تُعرف المعلمة الثالثة باسم البادئة. يبلغ معدل التكرار الدوري 23 ألف سنة ، ويصف الاستباقي الوقت من العام الذي تكون فيه الأرض أقرب إلى الشمس وأبعدها عن الشمس. تصف المعلمات الثلاثة كمية وتوزيع الإشعاع الشمسي الذي يتم تلقيه في أي نقطة على سطح الأرض.

يوضح الشكل أدناه درجة الحرارة (المشتقة من نظائر O) ، ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 تقاس من فقاعات الغاز ، وتركيزات الغبار في عينات الجليد من فوستوك الجليدي الشهير من القارة القطبية الجنوبية. تعد التقلبات المناخية التي تظهرها هذه البيانات من أكثر التقلبات المفاجئة والمنتظمة في السجل الجيولوجي. تظهر البيانات علاقة وثيقة بين درجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 محتوى غير مفهوم تمامًا ولكن من المحتمل أنه مرتبط بتدوير المحيط المكثف خلال الفترات الجليدية التي أدت إلى ارتفاع قوي في المياه في المحيط الجنوبي. يُعد المحيط الجنوبي أحد أكثر المناطق إنتاجية في المحيطات ، وقد يؤدي ارتفاع المياه المتصاعدة إلى السطح والتمثيل الضوئي إلى زيادة إزالة ثاني أكسيد الكربون.2 من الجو. يُعتقد أن الدوران المكثف في الغلاف الجوي خلال الفترات الجليدية قد نقل المزيد من الغبار فوق القارة القطبية الجنوبية مما تسبب في زيادة تركيزات الغبار.

مع تكثيف دراسة فترة العصر الجليدي ، نعلم الآن أن الدورات الجليدية بين الجليدية تتوافق أيضًا مع:

  • تغيرات درجات الحرارة أكثر وضوحًا في خطوط العرض العليا من خطوط العرض المنخفضة (المناطق القريبة من المناطق المدارية). يُعتقد أن التغيرات في درجات الحرارة في مناطق خطوط العرض العليا تبلغ حوالي 10 درجة مئوية بين الأنهار الجليدية والجبال الجليدية. يُعتقد أن التباين في نسب نظائر الأكسجين في المنخربات العوالق الاستوائية يرجع إلى حد كبير إلى تغيرات حجم الجليد ، وليس التغيرات في درجات الحرارة
  • تقلبات مفاجئة في دوران الغلاف الجوي مع تحول أحزمة الرياح مثل منطقة التقارب بين المداري (ITCZ) في خطوط العرض بعدة درجات
  • ارتفاع وانخفاض مستوى سطح البحر بما يصل إلى 120 مترًا وتقدم وتراجع الخط الساحلي عبر الجرف القاري
  • فيضانات هائلة من المياه العذبة أسفل الأنهار مثل نهري سانت لورانس والميسيسيبي في أوقات ذوبان الجليد فيها
  • الحركات باتجاه الشمال والجنوب لأحزمة الغطاء النباتي عبر القارات.

حدثت آخر قمة جليدية منذ 18000 عام ، ومنذ ذلك الوقت بدأ ارتفاع درجة حرارة الكوكب باطراد (مع عدد من الانعكاسات كما سنرى قريبًا). نظرًا لاستمرار هذه التقلبات في مدار الأرض ، في مرحلة ما في المستقبل ، ستبدأ الأرض في البرودة. في آخر نهر جليدي ، كانت درجات الحرارة القصوى أكثر برودة في خطوط العرض العليا. كما انخفض مستوى سطح البحر بأكثر من 120 مترًا.

فيديو: التقييم (: 57)

تحدث التغذية الراجعة عندما تؤدي عملية طبيعية إلى تضخيم تغير المناخ أو تثبيطه. قد تكون ردود الفعل إيجابية عندما تؤدي العملية الطبيعية إلى تضخيم تغير المناخ ، أو سلبية عندما تخمد العملية الطبيعية تغير المناخ. مثال على ردود الفعل الإيجابية هو تفكك الميثان في التربة الصقيعية. يؤدي الاحترار إلى انهيار التربة الصقيعية ، مما يؤدي إلى إطلاق غاز الميثان في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى مزيد من الاحترار ، مما يؤدي بدوره إلى مزيد من تفكك الميثان في التربة الصقيعية. مثال على ردود الفعل السلبية هو دورة التجوية. يؤدي الاحترار العالمي إلى تضخيم التجوية وتقليل نسبة ثاني أكسيد الكربون في العوامل الجوية2، الأمر الذي من شأنه أن يحد من زيادة الاحتباس الحراري.

هذه التقلبات لها إمكانات كبيرة في إطلاعنا على التغيرات المناخية المستقبلية. على سبيل المثال ، يوضح شكل دورات المناخ الجليدي أن ذراع التسخين سريع ولكن ذراع التبريد أبطأ بكثير. يخبرنا هذا التمييز عن آليات ردود الفعل الإيجابية والسلبية في مناخ الأرض.


لماذا يحدث العصر الجليدي كل 100000 عام: شرح تأثيرات المناخ والتغذية المرتدة

كافح العلم لشرح سبب حدوث العصر الجليدي بشكل كامل كل 100000 عام. كما يوضح الباحثون الآن استنادًا إلى محاكاة الكمبيوتر ، لا تلعب الاختلافات في التشمس دورًا رئيسيًا فحسب ، بل تلعب أيضًا التأثير المتبادل للقارات الجليدية والمناخ.

تناوبت العصور الجليدية والفترات الدافئة بشكل منتظم إلى حد ما في تاريخ الأرض: يبرد مناخ الأرض كل 100000 عام تقريبًا ، مع دفن مناطق شاسعة من أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا تحت طبقات جليدية سميكة. في النهاية ، يتأرجح البندول مرة أخرى: يزداد دفئًا وتذوب كتل الجليد. بينما وجد علماء الجيولوجيا وعلماء المناخ دليلًا قويًا على هذه الدورة التي تبلغ 100000 عام في المورينات الجليدية والرواسب البحرية والجليد في القطب الشمالي ، إلا أنهم لم يتمكنوا حتى الآن من العثور على تفسير معقول لها.

باستخدام المحاكاة الحاسوبية ، تمكن فريق ياباني وسويسري وأمريكي يضم هاينز بلاتر ، الأستاذ الفخري لعلم المناخ الفيزيائي في ETH Zurich ، من إثبات أن تبادل العصر الجليدي / الفترة الدافئة يعتمد بشكل كبير على التأثير المتناوب للصفائح الجليدية القارية والمناخ.

يقول بلاتر: "إذا كانت قارة بأكملها مغطاة بطبقة من الجليد يبلغ سمكها 2000 إلى 3000 متر ، فإن التضاريس مختلفة تمامًا" ، موضحًا تأثير التغذية المرتدة هذا. "يؤدي هذا والبياض المختلف للجليد الجليدي مقارنة بالأرض الخالية من الجليد إلى تغيرات كبيرة في درجة حرارة السطح ودوران الهواء في الغلاف الجوي." علاوة على ذلك ، يؤدي التجلد الواسع النطاق أيضًا إلى تغيير مستوى سطح البحر وبالتالي تيارات المحيط ، مما يؤثر أيضًا على المناخ.

تأثير ضعيف ذو تأثير قوي

كما أوضح العلماء من جامعة طوكيو و ETH زيورخ وجامعة كولومبيا في ورقتهم المنشورة في مجلة Nature ، فإن تأثيرات التغذية المرتدة هذه بين الأرض والمناخ تحدث فوق الآليات المعروفة الأخرى. لطالما كان من الواضح أن المناخ يتأثر بشكل كبير بالتشمس على نطاقات زمنية طويلة الأجل. نظرًا لأن دوران الأرض ومدارها حول الشمس يتغيران بشكل دوري بشكل طفيف ، فإن التشمس يتغير أيضًا. إذا قمت بفحص هذا الاختلاف بالتفصيل ، فيمكن التعرف على دورات متداخلة مختلفة تبلغ حوالي 20.000 و 40.000 و 100.000 سنة.

بالنظر إلى حقيقة أن دورة التشمس التي تبلغ 100000 عام ضعيفة نسبيًا ، لم يتمكن العلماء بسهولة من تفسير دورة 100000 عام من العصور الجليدية باستخدام هذه المعلومات وحدها. بمساعدة تأثيرات التغذية الراجعة ، أصبح هذا ممكنًا الآن.

محاكاة الجليد والمناخ

حصل الباحثون على نتائجهم من نموذج حاسوبي شامل ، حيث قاموا بدمج محاكاة الغطاء الجليدي مع نموذج مناخي حالي ، مما مكنهم من حساب التجلد في نصف الكرة الشمالي على مدار 400 ألف عام الماضية. لا يأخذ النموذج فقط قيم المعلمات الفلكية وتضاريس الأرض وخصائص التدفق الفيزيائي للجليد الجليدي في الاعتبار ولكن أيضًا بشكل خاص تأثيرات المناخ والتغذية المرتدة. يقول بلاتر: "إنها المرة الأولى التي يُحاكي فيها الجليد في نصف الكرة الشمالي بأكمله بنموذج مناخي يشمل جميع الجوانب الرئيسية".

باستخدام هذا النموذج ، تمكن الباحثون أيضًا من شرح سبب بدء العصور الجليدية دائمًا ببطء وتنتهي بسرعة نسبيًا. تتراكم كتل الجليد في العصر الجليدي على مدى عشرات الآلاف من السنين وتنحسر في غضون بضعة آلاف من السنين. الآن نحن نعرف السبب: ليس فقط درجة حرارة السطح وهطول الأمطار هي التي تحدد ما إذا كان الغطاء الجليدي ينمو أو يتقلص. بسبب التأثيرات المرتدة المذكورة أعلاه ، يعتمد مصيرها أيضًا على حجمها. يقول بلاتر: "كلما زاد حجم الغطاء الجليدي ، كلما كان المناخ أكثر برودة من أجل الحفاظ عليه". في حالة الصفائح الجليدية القارية الأصغر التي لا تزال تتشكل ، فإن الفترات ذات المناخ الأكثر دفئًا تقل احتمالية ذوبانها. إنها قصة مختلفة مع صفيحة جليدية كبيرة تمتد إلى خطوط عرض جغرافية منخفضة: يمكن أن تكون موجة دافئة قصيرة نسبيًا لبضعة آلاف من السنين كافية لتسبب ذوبان صفيحة جليدية وتبشر بنهاية العصر الجليدي.

دورات ميلانكوفيتش

ينبع تفسير التناوب الدوري للجليد والفترات الدافئة من عالم الرياضيات الصربي ميلوتين ميلانكوفيتش (1879-1958) ، الذي قام بحساب التغييرات في مدار الأرض وما ينتج عنها من تشوه على الأرض ، وبالتالي أصبح أول من وصف أن التغيرات الدورية في التشمس هي نتيجة تداخل سلسلة كاملة من الدورات: يتقلب ميل محور الأرض بمقدار درجتين تقريبًا في دورة مدتها 41000 عام. علاوة على ذلك ، يدور محور الأرض في دورة مدتها 26000 سنة ، مثل قمة الغزل. أخيرًا ، يتغير مدار الأرض الإهليلجي حول الشمس في دورة تبلغ حوالي 100000 عام من ناحيتين: من ناحية ، يتغير من شكل إهليلجي أضعف (دائري) إلى شكل أقوى. من ناحية أخرى ، يتحول محور هذا القطع في مستوى مدار الأرض. يتسبب دوران محور الأرض والدوران الإهليلجي للمحاور في اليوم الذي تكون فيه الأرض أقرب إلى الشمس (الحضيض) للهجرة خلال السنة التقويمية في دورة تبلغ حوالي 20000 عام: حاليًا ، في بداية شهر يناير في حوالي 10000 سنة ، ومع ذلك ، سيكون في بداية يوليو.

بناءً على حساباته ، افترض ميلانكوفيتش في عام 1941 أن التشمس في الصيف يميز الجليد والفترات الدافئة عند 65 درجة شمالًا ، وهي نظرية رفضها المجتمع العلمي خلال حياته. ومع ذلك ، فمنذ سبعينيات القرن الماضي ، أصبح من الواضح بشكل تدريجي أنه يتزامن بشكل أساسي مع محفوظات المناخ في الرواسب البحرية ولب الجليد. في الوقت الحاضر ، نظرية ميلانكوفيتش مقبولة على نطاق واسع. يقول بلاتر: "كانت فكرة ميلانكوفيتش بأن التشمس الذي يحدد العصور الجليدية صحيحة من حيث المبدأ". "ومع ذلك ، سرعان ما أدرك العلم أن تأثيرات التغذية المرتدة الإضافية في النظام المناخي كانت ضرورية لشرح العصور الجليدية. نحن الآن قادرون على تسمية هذه التأثيرات وتحديدها بدقة."


محتويات

تسمى الفترات الأولية وأكبر التقسيمات المفهرسة للوقت دهور. كان الدهر الأول هو Hadean ، بدءًا من تكوين الأرض واستمر لأكثر من 600 مليون سنة حتى العصر الأركيوني ، وهو الوقت الذي بردت فيه الأرض بدرجة كافية لظهور القارات وأول حياة معروفة. بعد حوالي 2.5 مليار سنة ، بدأ الأكسجين الناتج عن التمثيل الضوئي للكائنات وحيدة الخلية في الظهور في الغلاف الجوي إيذانا ببداية البروتيروزويك. أخيرًا ، يشتمل دهر دهر الحياة على 541 مليون سنة من الوفرة المتنوعة من الحياة متعددة الخلايا بدءًا من ظهور أصداف الحيوانات الصلبة في السجل الأحفوري وتستمر حتى الوقت الحاضر.

تنقسم الدهور إلى عصور ، والتي بدورها تنقسم إلى فترات وعهود وأعمار.

يمكن الإشارة إلى الدهور الثلاثة الأولى (أي كل دهر ما عدا دهر الحياة) بشكل جماعي باسم عصر ما قبل الكمبري سوبريون. يتعلق الأمر بأهمية الانفجار الكمبري ، وهو تنوع هائل لأشكال الحياة متعددة الخلايا التي حدثت في العصر الكمبري في بداية دهر الحياة الفطرية.

توضح الجداول الزمنية الخمسة التالية مقياس الوقت الجيولوجي. الأول يوضح الوقت الكامل من تكوين الأرض حتى الوقت الحاضر ، ولكن هذا يعطي مساحة صغيرة للأحدث دهرًا. لذلك ، يُظهر المخطط الزمني الثاني عرضًا موسعًا لآخر دهر. بطريقة مماثلة ، يتم توسيع أحدث حقبة في الجدول الزمني الثالث ، ويتم توسيع الفترة الأخيرة في الجدول الزمني الرابع ، ويتم توسيع الحقبة الأحدث في الجدول الزمني الخامس.

بالمقابلة مع الدهور والعصور والفترات والعهود والأعمار ، تُستخدم مصطلحات "eonothem" و "erathem" و "system" و "series" و "stage" للإشارة إلى طبقات الصخور التي تنتمي إلى هذه الامتدادات من الزمن الجيولوجي في تاريخ الأرض.

يصف الجيولوجيون هذه الوحدات بأنها "مبكرة" و "متوسطة" و "متأخرة" عند الإشارة إلى الوقت ، و "أدنى" و "وسط" و "علوي" عند الإشارة إلى الصخور المقابلة. على سبيل المثال ، السلسلة الجوراسية السفلى في الطباقية الزمنية تتوافق مع العصر الجوراسي المبكر في علم الأرض. [2] تتم كتابة الصفات بأحرف كبيرة عندما يتم التعرف على التقسيم الفرعي رسميًا ، ويتم استخدام الأحرف الصغيرة عندما لا تكون "العصر الميوسيني المبكر" على هذا النحو "العصر الجوراسي المبكر".

تشير الأدلة من التأريخ الإشعاعي إلى أن عمر الأرض يبلغ 4.54 مليار سنة. [3] [4] الجيولوجيا أو وقت عميق تم تنظيم ماضي الأرض في وحدات مختلفة وفقًا للأحداث التي يعتقد أنها حدثت. عادةً ما يتم تمييز فترات زمنية مختلفة على GTS من خلال التغييرات المقابلة في تكوين الطبقات التي تشير إلى الأحداث الجيولوجية أو الأحافير الرئيسية ، مثل الانقراض الجماعي. على سبيل المثال ، يتم تحديد الحد الفاصل بين العصر الطباشيري والعصر الباليوجيني من خلال حدث انقراض العصر الطباشيري والباليوجيني ، والذي شهد زوال الديناصورات غير الطيرية بالإضافة إلى العديد من مجموعات الحياة الأخرى. يتم تحديد الفترات الزمنية الأقدم ، التي تسبق السجل الأحفوري الموثوق به (قبل دهر البروتيروزويك) ، من خلال عمرها المطلق.

الوحدات الجيولوجية من نفس الوقت ولكن أجزاء مختلفة من العالم غالبًا ما تكون غير متشابهة وتحتوي على أحافير مختلفة ، لذلك تم تسمية نفس الفترة الزمنية تاريخيًا بأسماء مختلفة في أماكن مختلفة. على سبيل المثال ، في أمريكا الشمالية ، يُطلق على العصر الكمبري السفلي سلسلة Waucoban التي تنقسم بعد ذلك إلى مناطق بناءً على تعاقب ثلاثية الفصوص. في شرق آسيا وسيبيريا ، يتم تقسيم نفس الوحدة إلى مراحل Alexian و Atdabanian و Botomian. يتمثل أحد الجوانب الرئيسية لعمل اللجنة الدولية للطبقات الأرضية في التوفيق بين هذه المصطلحات المتضاربة وتحديد الآفاق العالمية التي يمكن استخدامها في جميع أنحاء العالم. [5]

تمتلك بعض الكواكب والأقمار الأخرى في النظام الشمسي هياكل صلبة بما يكفي للاحتفاظ بسجلات لتاريخها ، على سبيل المثال ، كوكب الزهرة والمريخ وقمر الأرض. لا تحافظ الكواكب السائلة ، مثل الكواكب الغازية العملاقة ، على تاريخها بشكل مماثل. بصرف النظر عن القصف الثقيل المتأخر ، ربما كان للأحداث على الكواكب الأخرى تأثير مباشر ضئيل على الأرض ، وبالتالي كان للأحداث على الأرض تأثير ضئيل على تلك الكواكب. وبناءً على ذلك ، فإن إنشاء مقياس زمني يربط الكواكب ليس له سوى صلة محدودة بالمقياس الزمني للأرض ، باستثناء سياق النظام الشمسي. لا يزال وجود وتوقيت وتأثيرات القصف الثقيل المتأخر على الأرض محل نقاش. [أ]

تعديل التاريخ المبكر

في اليونان القديمة ، لاحظ أرسطو (384-322 قبل الميلاد) أن أحافير الصدف في الصخور تشبه تلك الموجودة على الشواطئ - واستنتج أن الأحافير في الصخور تشكلت بواسطة كائنات حية ، واستنتج أن مواقع الأرض والبحر قد تغيرت لفترة طويلة. فترات زمنية. وافق ليوناردو دافنشي (1452-1519) على تفسير أرسطو بأن الحفريات تمثل بقايا الحياة القديمة. [6]

قام ابن سينا ​​الموسوعي الفارسي في القرن الحادي عشر (ابن سينا ​​، توفي عام 1037) والأسقف الدومينيكي ألبرتوس ماغنوس (توفي عام 1280) في القرن الثالث عشر بتوسيع تفسير أرسطو إلى نظرية السائل المتحجر. [7] اقترح ابن سينا ​​أيضًا أولاً أحد المبادئ الأساسية للمقاييس الزمنية الجيولوجية ، وهو قانون تراكب الطبقات ، أثناء مناقشة أصول الجبال في كتاب الشفاء (1027). [8] كما اعترف عالم الطبيعة الصيني شين كو (1031-1095) بمفهوم "الزمن العميق". [9]

إنشاء المبادئ الأساسية تحرير

أعلن نيكولاس ستينو (1638–1686) في أواخر القرن السابع عشر المبادئ الأساسية للمقاييس الزمنية الجيولوجية (الجيولوجية). جادل ستينو بأن طبقات الصخور (أو الطبقات) وضعت على التوالي وأن كل منها يمثل "شريحة" من الوقت. كما صاغ قانون التراكب ، الذي ينص على أن أي طبقة ربما تكون أقدم من تلك التي فوقها وأصغر من تلك الموجودة تحتها. في حين أن مبادئ ستينو كانت بسيطة ، إلا أن تطبيقها كان صعبًا. Steno's ideas also lead to other important concepts geologists use today, such as relative dating. Over the course of the 18th-century geologists realized that:

  1. Sequences of strata often become eroded, distorted, tilted, or even inverted after deposition
  2. Strata laid down at the same time in different areas could have entirely different appearances
  3. The strata of any given area represented only part of Earth's long history

The Neptunist theories popular at this time (expounded by Abraham Werner (1749–1817) in the late 18th century) proposed that all rocks had precipitated out of a single enormous flood. A major shift in thinking came when James Hutton presented his Theory of the Earth or, an Investigation of the Laws Observable in the Composition, Dissolution, and Restoration of Land Upon the Globe [10] before the Royal Society of Edinburgh in March and April 1785. John McPhee asserts that "as things appear from the perspective of the 20th century, James Hutton in those readings became the founder of modern geology". [11] : 95–100 Hutton proposed that the interior of Earth was hot and that this heat was the engine which drove the creation of new rock: land was eroded by air and water and deposited as layers in the sea heat then consolidated the sediment into stone and uplifted it into new lands. This theory, known as "Plutonism", stood in contrast to the "Neptunist" flood-oriented theory.

Formulation of geologic time scale Edit

The first serious attempts to formulate a geologic time scale that could be applied anywhere on Earth were made in the late 18th century. The most influential of those early attempts (championed by Werner, among others) divided the rocks of Earth's crust into four types: Primary, Secondary, Tertiary, and Quaternary. Each type of rock, according to the theory, formed during a specific period in Earth history. It was thus possible to speak of a "Tertiary Period" as well as of "Tertiary Rocks." Indeed, "Tertiary" (now Paleogene and Neogene) remained in use as the name of a geological period well into the 20th century and "Quaternary" remains in formal use as the name of the current period.

The identification of strata by the fossils they contained, pioneered by William Smith, Georges Cuvier, Jean d'Omalius d'Halloy, and Alexandre Brongniart in the early 19th century, enabled geologists to divide Earth history more precisely. It also enabled them to correlate strata across national (or even continental) boundaries. If two strata (however distant in space or different in composition) contained the same fossils, chances were good that they had been laid down at the same time. Detailed studies between 1820 and 1850 of the strata and fossils of Europe produced the sequence of geologic periods still used today.

Naming of geologic periods, eras and epochs Edit

Early work on developing the geologic time scale was dominated by British geologists, and the names of the geologic periods reflect that dominance. The "Cambrian", (the classical name for Wales) and the "Ordovician" and "Silurian", named after ancient Welsh tribes, were periods defined using stratigraphic sequences from Wales. [11] : 113–114 The "Devonian" was named for the English county of Devon, and the name "Carboniferous" was an adaptation of "the Coal Measures", the old British geologists' term for the same set of strata. The "Permian" was named after the region of Perm in Russia, because it was defined using strata in that region by Scottish geologist Roderick Murchison. However, some periods were defined by geologists from other countries. The "Triassic" was named in 1834 by a German geologist Friedrich Von Alberti from the three distinct layers (Latin trias meaning triad) – red beds, capped by chalk, followed by black shales – that are found throughout Germany and Northwest Europe, called the ‘Trias’. The "Jurassic" was named by a French geologist Alexandre Brongniart for the extensive marine limestone exposures of the Jura Mountains. The "Cretaceous" (from Latin creta meaning ‘chalk’) as a separate period was first defined by Belgian geologist Jean d'Omalius d'Halloy in 1822, using strata in the Paris basin [12] and named for the extensive beds of chalk (calcium carbonate deposited by the shells of marine invertebrates) found in Western Europe.

British geologists were also responsible for the grouping of periods into eras and the subdivision of the Tertiary and Quaternary periods into epochs. In 1841 John Phillips published the first global geologic time scale based on the types of fossils found in each era. Phillips' scale helped standardize the use of terms like حقب الحياة القديمة ("old life"), which he extended to cover a larger period than it had in previous usage, and الدهر الوسيط ("middle life"), which he invented. [13]

Dating of time scales Edit

When William Smith and Sir Charles Lyell first recognized that rock strata represented successive time periods, time scales could be estimated only very imprecisely since estimates of rates of change were uncertain. While creationists had been proposing dates of around six or seven thousand years for the age of Earth based on the Bible, early geologists were suggesting millions of years for geologic periods, and some were even suggesting a virtually infinite age for Earth. [ بحاجة لمصدر ] Geologists and paleontologists constructed the geologic table based on the relative positions of different strata and fossils, and estimated the time scales based on studying rates of various kinds of weathering, erosion, sedimentation, and lithification. Until the discovery of radioactivity in 1896 and the development of its geological applications through radiometric dating during the first half of the 20th century, the ages of various rock strata and the age of Earth were the subject of considerable debate.

The first geologic time scale that included absolute dates was published in 1913 by the British geologist Arthur Holmes. [14] He greatly furthered the newly created discipline of geochronology and published the world-renowned book The Age of the Earth in which he estimated Earth's age to be at least 1.6 billion years. [15]

In 1977, the Global Commission on Stratigraphy (now the International Commission on Stratigraphy) began to define global references known as GSSP (Global Boundary Stratotype Sections and Points) for geologic periods and faunal stages. The commission's work is described in the 2012 geologic time scale of Gradstein et al. [16] A UML model for how the timescale is structured, relating it to the GSSP, is also available. [17]

The Anthropocene Edit

Popular culture and a growing number of scientists use the term "Anthropocene" informally to label the current epoch in which we are living. [18] The term was coined by Paul Crutzen and Eugene Stoermer in 2000 to describe the current time in which humans have had an enormous impact on the environment. It has evolved to describe an "epoch" starting some time in the past and on the whole defined by anthropogenic carbon emissions and production and consumption of plastic goods that are left in the ground. [19]

Critics of this term say that the term should not be used because it is difficult, if not nearly impossible, to define a specific time when humans started influencing the rock strata – defining the start of an epoch. [20] Others say that humans have not even started to leave their biggest impact on Earth, and therefore the Anthropocene has not even started yet.

The ICS has not officially approved the term as of September 2015 [update] . [21] The Anthropocene Working Group met in Oslo in April 2016 to consolidate evidence supporting the argument for the Anthropocene as a true geologic epoch. [21] Evidence was evaluated and the group voted to recommend "Anthropocene" as the new geological age in August 2016. [22] Should the International Commission on Stratigraphy approve the recommendation, the proposal to adopt the term will have to be ratified by the International Union of Geological Sciences before its formal adoption as part of the geologic time scale. [23]

The following table summarizes the major events and characteristics of the periods of time making up the geologic time scale. This table is arranged with the most recent geologic periods at the top, and the oldest at the bottom. The height of each table entry does not correspond to the duration of each subdivision of time.

The content of the table is based on the current official geologic time scale of the International Commission on Stratigraphy (ICS), [1] with the epoch names altered to the early/late format from lower/upper as recommended by the ICS when dealing with chronostratigraphy. [2]

The ICS now provides an online, interactive version of this chart too, https://stratigraphy.org/timescale/, based on a service delivering a machine-readable Resource Description Framework/Web Ontology Language representation of the timescale, which is available through the Commission for the Management and Application of Geoscience Information GeoSciML project as a service [24] and at a SPARQL end-point. [25] [26]

This is not to scale, and even though the Phanerozoic eon looks longer than the rest, it merely spans 500 million years, whilst the previous three eons (or the Precambrian supereon) collectively span over 3.5 billion years. This discrepancy is caused by the lack of action in the first three eons (or supereon) compared to the current eon (the Phanerozoic). [ disputed – discuss ]


Do high levels of CO2 in the past contradict the warming effect of CO2?

What The Science Says:
When CO2 levels were higher in the past, solar levels were also lower. The combined effect of sun and CO2 matches well with climate.

Climate Myth: CO2 was higher in the past
"The killer proof that CO2 does not drive climate is to be found during the Ordovician- Silurian and the Jurassic-Cretaceous periods when CO2 levels were greater than 4000 ppmv (parts per million by volume) and about 2000 ppmv respectively. If the IPCC theory is correct there should have been runaway greenhouse induced global warming during these periods but instead there was glaciation."
(The Lavoisier Group)

Over the Earth's history, there are times where atmospheric CO2 is higher than current levels. Intriguingly, the planet experienced widespread regions of glaciation during some of those periods. Does this contradict the warming effect of CO2? No, for one simple reason. CO2 is not the only driver of climate . To understand past climate, we need to include other forcings that drive climate. To do this, one study pieced together 490 proxy records to reconstruct CO2 levels over the last 540 million years ( Royer 2006 ). This period is known as the Phanerozoic eon.

Figure 1: Atmospheric CO2 through the Phanerozoic. Dashed line shows predictions of the GEOCARB carbon cycle model with grey shading representing uncertainty range. Solid line shows smoothed representation of the proxy record ( Royer 2006 ).

Atmospheric CO2 levels have reached spectacular values in the deep past, possibly topping over 5000 ppm in the late Ordovician around 440 million years ago. However, solar activity also falls as you go further back. In the early Phanerozoic, solar output was about 4% less than current levels. The combined net effect from CO2 and solar variations are shown in Figure 2. Periods of geographically widespread ice are indicated by shaded areas.


Figure 2: Combined radiative forcing from CO2 and sun through the Phanerozoic. Values are expressed relative to pre-industrial conditions (CO2 = 280 ppm solar luminosity = 342 W/m 2 ). The dark shaded bands correspond to periods with strong evidence for geographically widespread ice.

Periods of low CO2 coincide with periods of geographically widespread ice (with one notable exception, discussed below). This leads to the concept of the CO2-ice threshold - the CO2 level required to initiate a glaciation. When the sun is less active, the CO2-ice threshold is much higher. For example, while the CO2-ice threshold for present-day Earth is estimated to be 500 ppm, the equivalent threshold during the Late Ordovician (450 million years ago) is 3000 ppm.

However, until recently, CO2 levels during the late Ordovician were thought to be much greater than 3000 ppm which was problematic as the Earth experienced glacial conditions at this time. The CO2 data covering the late Ordovician is sparse with one data point in the CO2 proxy record close to this period - it has a value of 5600 ppm. Given that solar output was around 4% lower than current levels, CO2 would need to fall to 3000 ppm to permit glacial conditions. Could CO2 levels have fallen this far? Given the low temporal resolution of the CO2 record, the data was not conclusive.

Research examining strontium isotopes in the sediment record shed more light on this question ( Young 2009 ). Rock weathering removes CO2 from the atmosphere. The process also produces a particular isotope of strontium, washed down to the oceans via rivers. The ratio of strontium isotopes in sediment layers can be used to construct a proxy record of continental weathering activity. The strontium record shows that around the middle Ordovician, weatherability increased leading to an increased consumption of CO2. However, this was balanced by increased volcanic outgassing adding CO2 to the atmosphere. Around 446 million years ago, volcanic activity dropped while rock weathering remained high. This caused CO2 levels to fall below 3000 ppm, initiating cooling. It turns out falling CO2 levels was the cause of late Ordovician glaciation.

So we see that comparisons of present day climate to periods 500 million years ago need to take into account that the sun was less active than now. What about times closer to home? The last time CO2 was similar to current levels was around 3 million years ago, during the Pliocene. Back then, CO2 levels remained at around 365 to 410 ppm for thousands of years. Arctic temperatures were 11 to 16°C warmer (Csank 2011). Global temperatures over this period is estimated to be 3 to 4°C warmer than pre-industrial temperatures. Sea levels were around 25 metres higher than current sea level (Dwyer 2008).

If climate scientists were claiming CO2 was the only driver of climate, then high CO2 during glacial periods would be problematic. But any climate scientist will tell you CO2 is not the only driver of climate . Climatologist Dana Royer says it best : "the geologic record contains a treasure trove of 'alternative Earths' that allow scientists to study how the various components of the Earth system respond to a range of climatic forcings." Past periods of higher CO2 do not contradict the notion that CO2 warms global temperatures. On the contrary, they confirm the close coupling between CO2 and climate.


What is glacial erosion?

Glaciers are sheets of solidly packed ice and snow that cover large areas of land. They are formed in areas where the general temperature is usually below freezing. This can be near the North and South poles, and also on very high ground, such as large mountains. Snow upon snow on the land becomes compacted and turns into ice. Think about when you make a snowball. You gather fluffy snow in your hands and then press it together. The heat and pressure from your hands make some of the snow melt. When you take a hand away, the liquid water freezes again. The fluffy snow has been compacted into a hard snowball.

Glaciers are formed in a similar way, but on a much larger scale. Sunlight melts some of the snow. Then it freezes during the night, or if the temperature drops. More snow falls onto the surface. Eventually, the weight of snow layers upon snow layers, and the melting and freezing, turns the layers into solid ice. If this ice forms at a high elevation, it starts to slowly slip downhill as an ice “river.” It is called a glacier. On flat land this ice is called an ice cap.

/>
© Bruce Molnia, Terra Photographics

Ice changing the land

Ice can change the surface of the land. When you look around you, you may not see snow or ice that lasts all year long. That’s what it takes to make a glacier. More snow must fall in a region in winter than melts in summer. When this happens, the amount of snow builds up over time. It’s a lot like money in the bank. If you put more in than you take out, your bank account will grow. Glaciers work the same way. When enough snow builds up in an area, the snow on the bottom becomes compacted by the weight above, changing it into ice. You may have simulated this when making an iceball out of snow or crushed ice.

What’s amazing about ice is that it can flow. This means that ice in glaciers can move from one place to another. It’s not easy to comprehend how a solid can actually flow. Think about candy licorice. It’s a solid, but if you pull on both ends, it can be stretched, right? The force applied by your hands can make solid licorice flow. In glaciers, the force applied to ice by the weight of all the ice and snow above it can make it flow. As snow piles up, glacial ice flows sideways and downhill, making the glacier cover larger and larger areas over time. The growth of glaciers continues so long as there is more snow being added to the glacier than removed or melted away.

Maple syrup is a useful way to model of the way the piling up of ice makes it flow. Pour a single small drop of syrup onto a flat plate, and it will just sit there. Try the experiment again, but this time keep pouring out the syrup, and you will find that the weight of the “pile” makes the syrup flow away from the center. Glacial ice does the same thing - it flows under its own weight. Glacial ice can also flow downhill by the force of gravity. Try the syrup test again. Place a small drop on a plate, and nothing happens. But then tilt the plate at an angle, and the drop of syrup will begin to flow downhill under the force of gravity.


Courtesy NASA, Visible Earth

All glaciers are not the same. There are two major types of glaciers. One type, called continental glaciers (or ice sheets) is more like the pile of syrup on the flat plate. They form in polar climates by the build up of vast amounts of snow in a region over time. The Antarctic and Greenland Ice sheets are two current examples of continental glaciers. Valley glaciers are more like the drop of syrup that flows down a sloping plate. They form in areas of high elevation, where snowfall is high and the weather is cold most of the year. Valley glaciers tend to be long and small compared to ice sheets, which are large. The higher elevation region of valley glacier receives more snow than melts. The bottom or downhill end of valley glaciers is just the opposite - there is more melting than adding going on. Overall, if there is more snow being added than is being melted, on either a continental or valley glacier, the glacier will advance or grow.

It may be difficult to imagine, but the Earth’s climate has changed greatly over time. The Earth has gone through many cycles of warmer and colder average temperatures. Although the overall change in average global temperature may be as little as several degrees C, this is enough to change the amount of snow that falls or melts in a given region in a year. Suppose for example that the Earth goes through a cooling cycle for several thousand years. More snow falls than melts, and glaciers grow over time. In the past one million years, glaciers have advanced and retreated great distances (thousands of kilometers) at least four times. The last advance was enough to cover vast portions of the northern United States with a thick continental glacier.

As glaciers spread out over the surface of the land, (grow), they can change the shape of the land. They scrape away at the surface of the land, erode rock and sediment, carry it from one place to another, and leave it somewhere else. Thus, glaciers cause both erosional and depositional landforms.


Climates of the Past

Throughout much of Earth's geologic history, the global mean temperature was between 8°C and 15°C warmer than it is today with polar areas free of ice. These relatively warm periods were interrupted by cooler periods, referred to as ice ages. A decrease in average global temperature of 5°C may be enough start an ice age. The term “ice age” is misleading –– an “ice age” is actually a long period of climatic cooling, during which continents have repeated glaciations (glacial periods) interspersed with interglacial periods. During a glacial period, continental ice sheets, polar ice sheets and alpine glaciers are present or expand, sometimes covering as much as 30% of the continental landmasses. During an interglacial period, the climate is warmer and glaciers melt and retreat, and ice may cover less than 10% of Earth's land surfaces. During an ice age, climate fluctuates between glacial periods lasting tens of thousands of years and shorter interglacial periods.

Several ice ages have occurred over Earth's geologic history, and there is evidence of at least five major ice ages over the past 4.6 billion years. The following table shows Earth's generalized climatic history.

During the Precambrian and Paleozoic eras, four major ice ages occurred. The Mesozoic era spans from about 245 to 66 million years ago, and it is often called the “age of the dinosaurs.” This era was divided into three periods known as the Triassic, Jurassic, and the Cretaceous periods. During the Mesozoic era, there is no evidence of major glaciation, due in part to the large supercontinent, Pangaea, being located closer to the equatorial region of the planet. Some parts of Pangaea extended toward the South Pole but were still warm. As Pangaea split and the continents moved closer to their current positions, the climate remained warm. About 65 million years ago, there is evidence that a giant asteroid struck Earth. Scientists think that this event caused a mass extinction of the dinosaurs, who had dominated Earth for over 250 millions years, and other life forms.

During the late Paleocene epoch, Earth continued to warm. A huge amount of carbon dioxide flooded the ocean and atmosphere in possibly less than a span of 1,000 years, causing global average temperature to rise 5 to 9°C (9°to 16°F). This event is known as the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM). During this time, the ocean warmed and became more acidic. It is still unknown where all the carbon came from, but one idea is that methane hydrates, which are minerals in the ocean floor sediments, became unstable releasing a huge amount of methane into the water and atmosphere. In Module 2, you learned that methane is a major greenhouse gas.

Approximately 55 million years ago, Earth entered a long cooling trend due mostly to a decrease in the concentration of carbon dioxide in the atmosphere. (In Module X, you will learn more about other causes of major shifts in climate.)

The most recent ice age began about 2.75 million years ago. This marked the beginning of the Pleistocene epoch. This epoch is characterized by periods of glaciation and warmer periods or interglacial periods. Overall temperature dropped by 4°C (7.2°F) and Earth entered the glacial/interglacial sequence characteristic of the last 2.75 million years. The following figure shows the sequence of glacial and interglacial periods over the past 800,000 years. Therefore, at the present time, Earth is in an interglacial period within the most recent ice age. Often, when you hear someone refer to the ice age, they are referring to the most recent glacial period within the current ice age that began 2.75 million years ago.


Interglacial Periods over the last 800,000 years

You have probably heard that the planet is experiencing a warming trend, but as you have read, climate has fluctuated many times over Earth's long geologic history. So how do you know if this trend is actually happening and if so, how fast is it warming?


شاهد الفيديو: ماذا لو سافرت غدا في الزمن إلى العصر الجليدي