正處在十萬年間冰期的地球,歷經多次冰期,因人類活動推遲到來

距今一百萬年前， 地球經歷全球性大幅度氣溫變冷，在中高緯地區形成了大面積的冰川，32%的陸地被冰川雪原覆蓋。

導致冰原和冰川急速擴張具體原因是什麼？儘管在電影中可能會把它用一個簡短的畫面展現出來，但冰河時期事實上是由一系列複雜而又相互關聯的因素驅動的。如今的地球雖已從冰期中走出，正處在十年間冰期，但下一個冰期或大冰期何時到來，對於地球上的生命來說攸關生死。

冰期與間冰期交替出現，周期十萬年

冰河時期是地球表面存在大量冰川的地質時期，在大陸學術界，也稱冰河時期為「大冰期」，而在大冰期中，又存在多個冰期和間冰期。

在很長一段時間裡，地球都在低溫的冰期和溫暖的間冰期之間呈現周期性波動。

目前，地球正處於間冰期——一個介於兩個冰期之間的短暫溫暖時期。地球在過去大約260萬年的時間裡，一直在漫長的冰期和較短的間冰期之間交替。在過去的大約100萬年裡，這種現象大約每10萬年發生一次——大約90000年的冰期，接著是大約10000年的間冰期。

在大約12000年前結束的上一個冰期，巨大的冰塊覆蓋了現在居住著數百萬人的大片土地。那時的地球，加拿大和美國北部完全被冰覆蓋，整個北歐和北亞也是如此。在歐洲，英國通過一個叫道根蘭的冰川與歐洲大陸相連。地球的平均溫度比今天低6攝氏度。

不同的學科有時會使用一些不同的術語。在冰川學中，冰河時期意味著南北半球都存在大面積的冰原。在大多數情況下，冰河時期指的是被稱為更新世的地質時期，從大約2588000年持續到11700年前。更新世跨越了世界上最近的一段反覆冰川時期——這些冰川有時也被稱為第四紀冰期，這次大冰期，可分四次亞冰期、三次間冰期和一個冰後期。

米蘭科維奇周期：三個周期開啟冰河時期

冰河時期的開啟與多種因素有關，但是如果我們想真正理解這一現象，必須從地球軌道變化出發解開其中的奧秘。

冰河時期的發生與米蘭科維奇周期密切有關，米蘭科維奇周期指的是長時間以來地球軌道變化對氣候的集體影響。

地球軌道變化

我們知道，地球無時無刻不在自轉和公轉，地球軌道的任何微小變化都會改變太陽光照射地球的角度。雖然這看起來是一件小事，但實際上卻有著巨大的影響。

即使地球微小的傾斜變化也能使地球大氣溫度改變幾度。當傾斜度較低時，南北極冰蓋會增大，雪會不斷堆積。當傾斜度很大時，冰蓋的融化速度便會增加。大約10000年前，傾角達到了最大值24.2度，目前地球的傾角大約為23.5度，大冰原被限制在極地地區。

地球軌道與冰期的關係

不僅僅是傾斜角度，地球軌道的其他因素也能發揮作用。三個主要軌道參數是：

偏心率(地球圍繞太陽的軌道有多圓)：以大約100000年一個周期發生變化。

黃赤交角(地球赤道平面相對於其軌道的傾斜程度)：以大約40000年一個周期發生變化。

歲差(同一季節太陽和地球之間距離的變化)：以大約20000年一個周期發生變化，在赤道附近尤為重要。

三個不同周期會導致一些難以預測的相互作用，我們所知道的冰河時期通常可以追溯到這些因素。100000年的周期是最重要的一個周期，同時也與40000年和20000年的周期之間的相互作用相吻合——基本上所有的因素都在「合作」發揮作用。

然而，事情並不是那麼簡單明了。實際上，一個冰河時期需要幾千年甚至上億年才能開始。

當北半球的夏季溫度多年未能升至冰點以上時，便是冰河時期開始的一個重要標誌。這引發了雪球效應：冬天的降雪不會融化、堆積、壓縮，隨著時間的推移，結冰形成冰原。這進一步加強了冷卻，因為雪和冰有更高的反照率，這意味著它們反射更多的太陽能，吸收的熱量更少。

幾千年後，這些冰原開始堆積。它們從加拿大或俄羅斯等北方地區開始，然後擴展到整個北半球。這一現象的出現又一次與米蘭科維奇周期有關——但是這些地球傾斜和軌道的變化結合在一起，又被其他有利於冰河時期出現的地質因素所補充。

當所有這些因素協調一致，北半球在夏天獲得較少的太陽輻射時，就擁有了冰河時期所需的所有條件。

冰期的特點是地球大部分地區氣候涼爽乾燥，大塊陸地和海冰從兩極向外延伸。由於較低的雪線，未受冰川影響的山區冰川會延伸到較低的海拔。

我們已經很好地勾勒出了大致的畫面，但是仍然缺少一些細節。例如，受板塊構造影響的大陸位置也能影響冰河時期，因為它們控制著海洋和大氣的循環，而這又反過來影響洋流如何將熱量帶到高緯度地區。

大氣成分是另一個重要參數。德國波茨坦氣候影響研究所(PIK)的科學家們已經表明，過去冰河期的開始主要是由二氧化碳的減少引起的，而大氣中二氧化碳的急劇增加，由於人為排放，可能在長達10萬年的時間裡抑制了下一個冰河期的開始。

南極冰芯氣泡二氧化碳含量

PIK的前主任漢斯·約阿希姆·施倫胡伯說：「冰河時期塑造了全球環境，從而決定了人類文明的發展，這在地球上是前所未有的。」「例如，我們的沃土要歸功於上一個冰河時期，它也塑造了今天的地貌，留下了冰川和河流，形成了峽灣、冰磧和湖泊。然而，今天，決定地球未來發展的是燃燒化石燃料所產生的排放物。」

然而，儘管有些方面可能更難評估，但總體過程還是很好理解的。

冰河期對地球有什麼影響？

今天，地球不到10%的大陸被冰覆蓋，但這個數字在過去高達30%。

冰河時期導致了地球表面的巨大變化。冰川不是靜止的——它們在勢不可擋的推動下，拾起巖石和土壤，侵蝕山丘，以其巨大的重量刮削地殼，從而重塑了地貌。

隨著這些冰崖附近地區的溫度下降，寒冷天氣下的植物被推向了南緯。這些過程往往會創造出壯觀的景色，在加拿大、斯堪地那維亞和阿爾卑斯山的許多地方都能看到。

與此同時，海平面的急劇下降使得河流能夠劃出更深的山谷，形成巨大的內陸湖泊，以前被淹沒的陸地橋梁出現在大陸之間。在溫暖時期退縮，冰川留下分散的沉積物脊，用融化的水填滿盆地，形成新的湖泊。

在上一個冰河時期，從大約11萬年前到1萬年前，較低的海平面允許人類在整個世界遷徙。雖然亞洲和澳大利亞之間仍有一些水，但只需幾次短途獨木舟旅行，就能把第一批人類帶到澳大利亞。

人類進化也與波動的冰原相互關聯。地球生態系統也試圖適應這些氣候變化。有些生物能夠生存和適應，有些則不能。極端的冰川時期給物種帶來了極大的生存壓力，它們進化出適應寒冷或溫暖時期的方法。

如履薄冰的北極熊

五次冰河時期，塑造地球的過去與未來

科學家們使用各種各樣的方法對冰層、地層結構進行深挖、研究。最近一次冰河期的證據來自過去海平面的變化，這可以通過觀察珊瑚礁或現代景觀，以及保存在冰川中數百萬年前的樣本來觀察。

冰芯記錄提供了過去80萬年間溫度和溫室氣體變化的寶貴信息。如果我們想追溯到更久遠的過去，可以從海洋沉積物中尋找，那裡儲存著過去幾千萬年的冰河時期的重要證據。

對於發生在幾千萬到幾億年前的深冰河期，科學家們利用地質記錄，通過分析不同年代的巖石來揭示海平面和氣候的故事。

地球歷史上至少發生了五次主要的冰河時期，包括卡魯冰期、安第薩哈拉冰期、瓦蘭吉爾冰期、休倫冰期和第四紀冰期。

休倫冰期可以追溯到24億到21億年前的前新生代，持續了大約8.5億到6.3億年，可能是地球歷史上最嚴重的一次。安第薩哈拉冰期發生在晚奧陶世和志留紀(約4.6億至4.2億年前)。

卡魯冰期歸因於泥盆紀開始時陸地植物的進化，發生於3.6億到2.6億年前。當前的冰河時期，被稱為第四紀冰期，開始於大約258萬年前的上新世晚期，當時北半球的冰蓋開始擴張。從那以後，世界經歷了幾次冰期和間冰期。

在過去的一百萬年裡，地球發生了十幾次大的冰川作用，其中最大的一次在65萬年前達到頂峰，持續了5萬年。

地球目前處於間冰期，最後一次冰期大約在一萬年前結束。曾經遍布全球的大陸冰蓋現在僅限於格陵蘭島和南極，以及較小的高原冰川。

如果一個新的冰河時期開啟，會發生什麼？

雖然人類的活動可能推遲了下一個冰河時期的開始，但就目前而言，一個新的冰河時期將對人類文明產生重大影響。除了天氣會變得更冷這一事實之外，數億人居住的大片地區將變得完全不適於居住，會被厚厚的冰原覆蓋，受到惡劣氣候的影響。

可利用的農業用地會少得多，因此很難養活龐大的人口。在整個地球上，大陸的物理形狀看起來會完全不同。此外，高達120米的海平面大幅下降將關閉眾多海洋通道——地中海、託雷斯海峽、巴斯海峽和白令海峽——並創造可用於居住或農耕漁牧的新的陸地區域。

然而，這並不是一個真正值得關注的問題。如上所述，冰河時期的開始是一個地質過程——它需要很長時間，而且過程漫長。這就引出了最後一點。

不要把人為的氣候變化歸咎於自然過程！

全球氣候目前正在升溫。這不是一個自然的過程——有大量確鑿的證據表明，這個過程是由人為溫室氣體排放造成的。由人類帶來的惡果，不僅由人類承受，還將眾多地球生命拉下了馬。