APA ITU ZAMAN ES?

Send

Para ilmuwan telah mengetahui selama beberapa waktu bahwa Bumi mengalami siklus perubahan iklim. Karena perubahan dalam orbit Bumi, faktor geologis, dan / atau perubahan dalam output Solar, Bumi terkadang mengalami pengurangan yang signifikan pada permukaan dan suhu atmosfernya. Ini menghasilkan periode glasiasi jangka panjang, atau yang lebih dikenal dengan sebutan “zaman es”.

Periode-periode ini ditandai dengan pertumbuhan dan perluasan lapisan es di permukaan bumi, yang terjadi setiap beberapa juta tahun. Menurut definisi kita masih berada di zaman es besar terakhir - yang dimulai pada akhir zaman Pliosen (sekitar 2,58 juta tahun lalu) - dan saat ini berada dalam periode interglasial, ditandai dengan mundurnya gletser.

Definisi:

Sementara istilah "zaman es" kadang-kadang digunakan secara bebas untuk merujuk pada periode dingin dalam sejarah Bumi, ini cenderung mempercayai kompleksitas periode glasial. Definisi yang paling akurat adalah bahwa zaman es adalah periode ketika lapisan es dan gletser mengembang di seluruh planet, yang berhubungan dengan penurunan suhu global yang signifikan dan dapat bertahan selama jutaan tahun.

Selama zaman es, ada perbedaan suhu yang signifikan antara khatulistiwa dan kutub, dan suhu di permukaan laut juga telah terbukti menurun. Hal ini memungkinkan gletser besar (sebanding dengan benua) berkembang, mencakup sebagian besar area permukaan planet ini. Sejak Era Pra-Kambria (sekitar 600 juta tahun lalu), zaman es telah terjadi pada jarak ruang angkasa yang luas sekitar 200 juta tahun.

Sejarah Studi:

Ilmuwan pertama yang berteori tentang periode glasial masa lalu adalah insinyur dan geografi Swiss abad ke-15 Pierre Martel. Pada 1742, ketika mengunjungi lembah Alpine, ia menulis tentang penyebaran batu-batu besar dalam formasi tak menentu, yang oleh penduduk setempat dikaitkan dengan gletser yang pernah meluas lebih jauh. Penjelasan serupa mulai muncul pada dekade-dekade berikutnya untuk pola-pola distribusi batu yang serupa di bagian lain dunia ini.

Sejak pertengahan abad ke-18 dan seterusnya, para sarjana Eropa semakin mulai merenungkan es sebagai sarana untuk mengangkut material berbatu. Ini termasuk keberadaan batu-batu besar di daerah pantai di negara-negara Baltik dan semenanjung Skandinavia. Namun, ahli geologi Denmark-Norwegia Jens Esmark (1762–1839) yang pertama kali memperdebatkan adanya urutan zaman es di seluruh dunia.

Teori ini dirinci dalam sebuah makalah yang diterbitkannya pada tahun 1824, di mana ia mengusulkan bahwa perubahan iklim Bumi (yang disebabkan oleh perubahan orbitnya) bertanggung jawab. Ini diikuti pada tahun 1832 oleh geolog Jerman dan profesor kehutanan Albrecht Reinhard Bernhardi berspekulasi tentang bagaimana es di kutub mungkin pernah mencapai sejauh zona iklim dunia.

Pada saat yang sama, ahli botani Jerman Karl Friedrich Schimper dan ahli biologi Swiss-Amerika Louis Agassiz mulai secara independen mengembangkan teori mereka sendiri tentang glasiasi global, yang menyebabkan Schimper menciptakan istilah "zaman es" pada tahun 1837. Pada akhir abad ke-19, teori zaman es secara bertahap mulai mendapatkan penerimaan luas atas anggapan bahwa Bumi mendingin secara bertahap dari keadaannya yang semula.

Pada abad ke-20, polymath Serbia Milutin Milankovic mengembangkan konsepnya tentang siklus Milankovic, yang menghubungkan perubahan iklim jangka panjang dengan perubahan periodik di orbit Bumi di sekitar Matahari. Ini menawarkan penjelasan yang dapat dibuktikan untuk zaman es, dan memungkinkan para ilmuwan untuk membuat prediksi tentang kapan perubahan signifikan dalam iklim Bumi mungkin terjadi lagi.

Bukti untuk Zaman Es:

Ada tiga bentuk bukti untuk teori zaman es, yang berkisar dari geologis dan kimiawi hingga paleontologis (yaitu rekaman fosil). Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing, dan telah membantu para ilmuwan untuk mengembangkan pemahaman umum tentang pengaruh zaman es terhadap catatan geologis selama beberapa miliar tahun terakhir.

Geologis: Bukti geologis meliputi gerusan dan goresan batu, lembah berukir, pembentukan jenis pegunungan yang khas, dan pengendapan material yang tidak dikonsolidasi (morain) dan batuan besar dalam formasi yang tidak menentu. Sementara bukti semacam ini adalah apa yang menyebabkan teori zaman es di tempat pertama, itu tetap temperamental.

Untuk satu, periode glasiasi berturut-turut memiliki efek berbeda pada suatu daerah, yang cenderung mendistorsi atau menghapus bukti geologis dari waktu ke waktu. Selain itu, bukti geologis sulit untuk dipastikan, menyebabkan masalah ketika datang untuk mendapatkan penilaian yang akurat tentang berapa lama periode glasial dan interglasial telah berlangsung.

Bahan kimia: Ini sebagian besar terdiri dari variasi rasio isotop dalam fosil yang ditemukan dalam sampel endapan dan batuan. Untuk periode glasial yang lebih baru, inti es digunakan untuk membangun catatan suhu global, sebagian besar dari keberadaan isotop yang lebih berat (yang menyebabkan suhu penguapan yang lebih tinggi). Mereka sering mengandung gelembung udara juga, yang diperiksa untuk menilai komposisi atmosfer pada saat itu.

Namun, keterbatasan muncul dari berbagai faktor. Yang paling menonjol di antaranya adalah rasio isotop, yang dapat memiliki efek perancu pada penanggalan yang akurat. Namun sejauh periode glasial dan interglasial terkini (yaitu selama beberapa juta tahun terakhir), sampel inti es dan sedimen inti laut tetap menjadi bentuk bukti yang paling tepercaya.

Paleontologis: Bukti ini terdiri dari perubahan dalam distribusi geografis fosil. Pada dasarnya, organisme yang tumbuh subur dalam kondisi yang lebih hangat menjadi punah selama periode glasial (atau menjadi sangat terbatas di lintang rendah), sementara organisme yang beradaptasi dingin berkembang di lintang yang sama ini. Ergo, berkurangnya jumlah fosil di garis lintang yang lebih tinggi merupakan indikasi penyebaran lapisan es glasial.

Bukti ini juga bisa sulit untuk ditafsirkan karena memerlukan fosil yang relevan dengan periode geologi yang diteliti. Ini juga mensyaratkan bahwa sedimen pada rentang lintang yang luas dan periode waktu yang lama menunjukkan korelasi yang berbeda (karena perubahan kerak bumi dari waktu ke waktu). Selain itu, ada banyak organisme purba yang telah menunjukkan kemampuan untuk bertahan dalam perubahan kondisi selama jutaan tahun.

Akibatnya, para ilmuwan bergantung pada pendekatan gabungan dan banyak bukti jika memungkinkan.

Penyebab Zaman Es:

Konsensus ilmiah adalah bahwa beberapa faktor berkontribusi terhadap timbulnya zaman es. Ini termasuk perubahan dalam orbit Bumi di sekitar Matahari, gerakan lempeng tektonik, variasi dalam output Matahari, perubahan komposisi atmosfer, aktivitas vulkanik, dan bahkan dampak meteorit besar. Banyak dari ini saling terkait, dan peran yang tepat bahwa setiap permainan dapat diperdebatkan.

Orbit Bumi: Pada dasarnya, orbit Bumi di sekitar Matahari tunduk pada variasi siklik dari waktu ke waktu, sebuah fenomena yang juga dikenal sebagai siklus Milankovic (atau Milankovitch). Ini ditandai dengan perubahan jarak dari Matahari, presesi poros Bumi, dan kemiringan sumbu Bumi yang berubah - yang semuanya menghasilkan redistribusi sinar matahari yang diterima oleh Bumi.

Bukti paling meyakinkan untuk pemaksaan orbit Milankovic berhubungan erat dengan periode paling baru (dan dipelajari) dalam sejarah Bumi (sekitar 400.000 tahun terakhir). Selama periode ini, waktu periode glasial dan interglasial sangat dekat dengan perubahan periode pemaksaan orbital Milankovic sehingga ini adalah penjelasan yang paling banyak diterima untuk zaman es terakhir.

Pelat Tektonik:Catatan geologis menunjukkan korelasi yang jelas antara awal zaman es dan posisi benua Bumi. Selama periode ini, mereka berada di posisi yang mengganggu atau menghalangi aliran air hangat ke kutub, sehingga memungkinkan lapisan es terbentuk.

Ini pada gilirannya meningkatkan albedo bumi, yang mengurangi jumlah energi matahari yang diserap oleh atmosfer dan kerak bumi. Hal ini menghasilkan loop umpan balik positif, di mana kemajuan lapisan es semakin meningkatkan albedo bumi dan memungkinkan lebih banyak pendinginan dan penipisan. Ini akan berlanjut sampai timbulnya efek rumah kaca mengakhiri periode glasiasi.

Berdasarkan zaman es masa lalu, tiga konfigurasi telah diidentifikasi yang dapat mengarah ke zaman es - benua yang duduk di atas kutub bumi (seperti yang dilakukan Antartika hari ini); laut kutub sedang terkunci di daratan (seperti Samudra Arktik sekarang ini); dan benua super yang meliputi sebagian besar garis katulistiwa (seperti yang dilakukan Rodinia selama periode Cryogenian).

Selain itu, beberapa ilmuwan percaya bahwa rantai gunung Himalaya - yang terbentuk 70 juta tahun yang lalu - telah memainkan peran utama dalam zaman es terbaru. Dengan meningkatkan curah hujan total Bumi, ia juga telah meningkatkan laju penurunan CO 2 dari atmosfer (sehingga mengurangi efek rumah kaca). Keberadaannya juga paralel dengan penurunan jangka panjang suhu rata-rata bumi selama 40 juta tahun terakhir.

Komposisi Atmosfer: Ada bukti bahwa tingkat gas rumah kaca turun dengan naiknya lapisan es dan naik seiring mundurnya mereka. Menurut hipotesis "Bola Salju Bumi" - di mana es sepenuhnya atau sangat hampir menutupi planet ini setidaknya satu kali di masa lalu - zaman es Proterozoikum akhir diakhiri dengan peningkatan level CO² di atmosfer, yang dikaitkan dengan gunung berapi. letusan.

Namun, ada beberapa yang berpendapat bahwa peningkatan kadar karbon dioksida mungkin berfungsi sebagai mekanisme umpan balik, bukan sebagai penyebabnya. Misalnya, pada tahun 2009, tim ilmuwan internasional menghasilkan penelitian - berjudul "The Last Glacial Maximum" - yang menunjukkan bahwa peningkatan radiasi matahari (yaitu energi yang diserap dari Matahari) memberikan perubahan awal, sedangkan gas rumah kaca menyumbang besarnya perubahan.

Zaman Es Utama:

Para ilmuwan telah menentukan bahwa setidaknya lima zaman es utama terjadi dalam sejarah Bumi. Ini termasuk zaman es Huronian, Cryogenian, Andean-Sahara, Karoo, dan Qauternary. Zaman Es Huronia berasal dari Eon Protzerozoikum awal, sekitar 2,4 hingga 2,1 miliar tahun yang lalu, berdasarkan bukti geologis yang diamati di utara dan timur laut Danau Huron (dan berkorelasi dengan endapan yang ditemukan di Michigan dan Australia Barat).

Zaman Es Cryogenian berlangsung sekitar 850 hingga 630 juta tahun yang lalu, dan mungkin yang paling parah dalam sejarah Bumi. Dipercaya bahwa selama periode ini, lapisan es gletser mencapai khatulistiwa, sehingga mengarah ke skenario "Bumi Bola Salju". Diyakini bahwa berakhir karena peningkatan mendadak dalam aktivitas gunung berapi yang memicu efek rumah kaca, meskipun (sebagaimana dicatat) ini dapat diperdebatkan.

Zaman Es Andes-Sahara terjadi selama Zaman Akhir Ordovisium dan Siluria (sekitar 460 hingga 420 juta tahun lalu). Seperti namanya, bukti di sini didasarkan pada sampel geologis yang diambil dari pegunungan Tassili n'Ajjer di Sahara barat, dan berkorelasi dengan bukti yang diperoleh dari rantai gunung Andes di Amerika Selatan (serta semenanjung Arab dan selatan). Cekungan Amazon).

Zaman Es Karoo dikaitkan dengan evolusi tanaman darat selama permulaan periode Devonian (sekitar 360 hingga 260 juta tahun lalu) yang menyebabkan peningkatan jangka panjang kadar oksigen planetary dan berkurangnya kadar CO² - yang mengarah ke global pendinginan. Ini dinamai setelah endapan sedimen yang ditemukan di wilayah Karoo Afrika Selatan, dengan bukti yang berkorelasi ditemukan di Argentina.

Zaman es saat ini, yang dikenal sebagai glasiasi Pliosen-Kuarter, dimulai sekitar 2,58 juta tahun yang lalu pada akhir Pliosen, ketika penyebaran lapisan es di Belahan Utara dimulai. Sejak itu, dunia telah mengalami beberapa periode glasial dan interglasial, di mana lapisan es maju dan mundur pada skala waktu 40.000 hingga 100.000 tahun.

Bumi saat ini berada dalam periode interglasial, dan periode glasial terakhir berakhir sekitar 10.000 tahun yang lalu. Apa yang tersisa dari lapisan es benua yang dulu membentang di seluruh dunia sekarang terbatas pada Greenland dan Antartika, serta gletser yang lebih kecil - seperti yang menutupi Pulau Baffin.

Perubahan Iklim Antropogenik:

Peran pasti yang dimainkan oleh semua mekanisme yang dikaitkan dengan zaman es dikaitkan dengan - yaitu pemaksaan orbital, pemaksaan tenaga surya, aktivitas geologis dan vulkanik - belum sepenuhnya dipahami. Namun, mengingat peran karbon dioksida dan emisi gas rumah kaca lainnya, ada banyak kekhawatiran dalam beberapa dekade terakhir tentang dampak jangka panjang aktivitas manusia terhadap planet ini.

Misalnya, dalam setidaknya dua zaman es utama, Zaman Es Kriogen dan Karoo, kenaikan dan penurunan gas rumah kaca di atmosfer diyakini telah memainkan peran utama. Dalam semua kasus lain, di mana pemaksaan orbital diyakini menjadi penyebab utama berakhirnya zaman es, peningkatan emisi gas rumah kaca masih bertanggung jawab atas umpan balik negatif yang menyebabkan peningkatan suhu yang lebih besar lagi.

Penambahan CO2 oleh aktivitas manusia juga memainkan peran langsung dalam perubahan iklim yang terjadi di seluruh dunia. Saat ini, pembakaran bahan bakar fosil oleh manusia merupakan sumber terbesar emisi karbon dioksida (sekitar 90%) di seluruh dunia, yang merupakan salah satu gas rumah kaca utama yang memungkinkan pemaksaan radiasi (alias. Efek Rumah Kaca) terjadi.

Pada 2013, Administrasi Kelautan dan Atmosfer Nasional mengumumkan bahwa level CO² di atmosfer atas mencapai 400 bagian per juta (ppm) untuk pertama kalinya sejak pengukuran dimulai pada abad ke-19. Berdasarkan laju saat ini di mana emisi tumbuh, NASA memperkirakan bahwa tingkat karbon bisa mencapai antara 550 hingga 800 ppm di abad mendatang.

Jika skenario sebelumnya adalah kasusnya, NASA mengantisipasi kenaikan 2,5 ° C (4,5 ° F) dalam suhu global rata-rata, yang akan berkelanjutan. Namun, jika skenario terakhir terbukti demikian, suhu global akan naik rata-rata 4,5 ° C (8 ° F), yang akan membuat kehidupan tidak dapat dipertahankan bagi banyak bagian planet ini. Untuk alasan ini, alternatif sedang dicari untuk pengembangan dan adopsi komersial luas.

Terlebih lagi, menurut sebuah studi penelitian 2012 yang diterbitkan di Geosains Alam- berjudul “Menentukan panjang alami interglasial saat ini” - emisi CO 2 manusia juga diperkirakan akan menunda zaman es berikutnya. Dengan menggunakan data pada orbit Bumi untuk menghitung panjang periode interglasial, tim peneliti menyimpulkan bahwa es berikutnya (diperkirakan dalam 1500 tahun) akan membutuhkan level CO 2 atmosfer untuk tetap di bawah sekitar 240? Ppm.

Mempelajari lebih lanjut tentang zaman es yang lebih lama serta periode glasial yang lebih pendek yang terjadi di masa lalu Bumi adalah langkah penting untuk memahami bagaimana perubahan iklim Bumi seiring waktu. Ini sangat penting karena para ilmuwan berusaha untuk menentukan seberapa besar perubahan iklim modern adalah buatan manusia, dan apa yang bisa dilakukan sebagai tindakan balasan.

Kami telah menulis banyak artikel tentang Zaman Es untuk Majalah Luar Angkasa. Inilah Studi Baru Mengungkap Zaman Es Kecil yang Didorong oleh Vulkanisme, Apakah Asteroid Pembunuh Menggerakkan Planet Menjadi Zaman Es? Apakah Adakah Bumi Slushball? Dan Apakah Mars Keluar dari Zaman Es?

Jika Anda ingin info lebih lanjut tentang Bumi, lihat Panduan Eksplorasi Tata Surya NASA di Bumi. Dan di sini ada tautan ke Observatorium Bumi NASA.

Kami juga merekam episode Astronomi Cast semua tentang planet Bumi. Dengarkan di sini, Episode 51: Bumi dan Episode 308: Perubahan Iklim.

Sumber: