氷河期とは何ですか？

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科学者たちは、地球が気候変動のサイクルを経験することを以前から知っていました。地球の軌道の変化、地質学的要因、および/または太陽出力の変化により、地球は時々、その表面および大気温度の大幅な低下を経験します。その結果、氷河作用が長期化し、口語的には「氷河期」と呼ばれます。

これらの期間は、数百万年ごとに発生する、地球の表面を横切る氷床の成長と膨張が特徴です。定義によると、私たちはまだ最後の偉大な氷河期にあり（鮮新世後期（約288万年前）に始まった）、現在は氷河の後退を特徴とする間氷期にいます。

定義：

「氷河期」という用語は、地球の歴史における寒冷期を指すために寛大に使用されることがありますが、これは氷河期の複雑さを信じがちです。最も正確な定義は、氷河期は地球全体で氷床と氷河が拡大する期間であり、地球の気温の大幅な低下に対応し、数百万年続く可能性があることです。

氷河期には、赤道と極の間に大きな温度差があり、深海レベルの温度も低下することが示されています。これにより、（大陸に匹敵する）大きな氷河が拡大し、惑星の表面積の大部分を覆うことができます。カンブリア紀以前（約6億年前）以降、約2億年という広い空間間隔で氷河期が発生しています。

研究の歴史：

過去の氷河期について理論化した最初の科学者は、18世紀のスイスのエンジニアで地理学者のピエールマルテルでした。 1742年にアルプスの渓谷を訪れたとき、彼は不規則な層にある大きな岩の散布について書きました。地元の人々は、氷河がかつてより遠くまで広がっていたことが原因だとしています。彼の世界の他の地域でのボルダー分布の同様のパターンについて、同様の説明がその後の数十年に浮上し始めました。

18世紀半ば以降、ヨーロッパの学者たちは、岩の多い物質を輸送する手段として氷をますます考慮し始めました。これには、バルト三国の沿岸地域とスカンジナビア半島の岩の存在が含まれます。ただし、一連の世界規模の氷河期の存在を最初に主張したのは、デンマークとノルウェーの地質学者イェンスエスマーク（1762〜1839年）でした。

この理論は、彼が1824年に発表した論文に詳述されており、地球の気候の変化（軌道の変化による）が原因であると彼は提案しました。これに続いて、1832年にドイツの地質学者であり林業の教授であるアルブレヒトラインハルトベルナルディが、極地の氷冠がかつて世界の温帯まで到達した可能性があると推測しました。

同時に、ドイツの植物学者カールフリードリッヒシンパーとスイス系アメリカ人生物学者のルイスアガシーズは、独自に全球氷河作用に関する独自の理論を開発し始め、1837年にシムパーは「氷河期」という用語を作り出した。19世紀後半までに、氷河期理論は徐々に地球が元の溶けた状態から次第に冷えるという考えを超えて、広く受け入れられ始めました。

20世紀までに、セルビアの数学者ミルティンミランコビッチはミランコビッチサイクルの彼の概念を発展させました。これは、長期的な気候変動を太陽の周りの地球の軌道の周期的な変化に関連付けました。これにより、氷河期の明白な説明が提供され、科学者は地球の気候に重大な変化が再び発生する可能性がある時期を予測することができました。

氷河期の証拠：

氷河期の理論には、地質学および化学物質から古生物学までの3つの形の証拠があります（つまり、化石の記録）。それぞれに特定の利点と欠点があり、氷河期が過去数十億年間の地質学的記録に与えた影響の一般的な理解を深めるために科学者を支援してきました。

地質： 地質学的証拠には、岩の洗掘と引っかき傷、切り分けられた谷、奇妙なタイプの尾根の形成、および固まっていない物質（モレーン）と不規則な層の大きな岩の堆積が含まれます。この種の証拠はそもそも氷河期の理論につながったものですが、それでも気質は変わりません。

一つには、連続する氷河期は地域に異なる影響を及ぼし、それは時間とともに地質学的証拠を歪曲または消去する傾向があります。さらに、地質学的証拠を正確に日付付けることは困難であり、氷河期と間氷期がどのくらい続いたかを正確に評価することになると問題が発生します。

化学薬品： これは主に、堆積物や岩石のサンプルで発見された化石の同位体の比率の変動で構成されています。最近の氷河期では、主に重い同位体（蒸発温度が高くなる）の存在から、氷のコアを使用して地球全体の気温の記録が作成されます。それらはしばしば空気の泡も含みます、そしてそれは当時の大気の組成を評価するために調べられます。

ただし、制限はさまざまな要因から生じます。これらの中で最も重要なのは、正確な年代測定に交絡効果をもたらす可能性のある同位体比です。しかし、最近の氷河期と間氷期に関する限り（すなわち、過去数百万年の間）、氷コアと海底堆積物コアのサンプルは、最も信頼できる形の証拠として残っています。

古生物学的： この証拠は、化石の地理的分布の変化で構成されています。基本的に、より暖かい条件で繁殖する生物は氷河期に絶滅します（または低緯度では非常に制限されます）一方で、低温適応生物はこれらの同じ緯度で繁殖します。エルゴ、より高い緯度での化石の量の減少は、氷河氷床の広がりを示しています。

この証拠は、化石が調査中の地質年代に関連している必要があるため、解釈が難しい場合もあります。また、広い範囲の緯度と長期間にわたる堆積物が明確な相関関係を示すことも必要です（地球の地殻の経時変化による）。さらに、何百万年もの間、状況の変化に耐える能力を示してきた多くの古代生物がいます。

その結果、科学者は、可能な限り、組み合わせたアプローチと複数の証拠ラインに依存しています。

氷河期の原因：

科学的コンセンサスは、いくつかの要因が氷河期の始まりに寄与するということです。これらには、太陽の周りの地球の軌道の変化、構造プレートの動き、太陽出力の変動、大気組成の変化、火山活動、さらには大きな隕石の影響さえ含まれます。これらの多くは相互に関連しており、それぞれの演じる正確な役割については議論の余地があります。

地球の軌道： 基本的に、太陽の周りの地球の軌道は、時間の経過とともに周期的に変化します。この現象は、ミランコビッチ（またはミランコビッチ）サイクルとしても知られています。これらは、太陽からの距離の変化、地球軸の歳差運動、および地球軸の傾きの変化によって特徴付けられます。これらすべてが、地球が受け取る太陽光の再分配になります。

ミランコビッチの軌道強制の最も説得力のある証拠は、地球の歴史の中で最も最近の（そして研究された）期間（過去40万年頃）に密接に対応しています。この期間中、氷河期と間氷期の時期はミランコビッチの軌道強制期間の変化に非常に近いため、最後の氷河期について最も広く受け入れられている説明です。

テクトニックプレート：地質学的記録は、氷河期の始まりと地球の大陸の位置との間に明らかな相関関係を示しています。これらの期間中、それらは極への温水の流れを妨害または遮断する位置にあり、それにより氷床が形成されました。

これにより、地球のアルベドが増加し、地球の大気と地殻によって吸収される太陽エネルギーの量が減少しました。これにより、正のフィードバックループが発生しました。氷床の前進により、地球のアルベドがさらに増加し、より多くの冷却と氷河作用が可能になりました。これは、温室効果の発生が氷河作用の期間を終了するまで続きます。

過去の氷河期に基づいて、氷河期につながる可能性のある3つの構成が特定されています。地球の極の上に座っている大陸（今日の南極大陸と同様）。（北極海が今日であるように）内陸に封鎖されている極海;赤道の大部分をカバーする超大陸（極低温期にロディニアが行ったように）。

さらに、一部の科学者は、7000万年前に形成されたヒマラヤ山脈が最近の氷河期に大きな役割を果たしたと信じています。地球の総降水量を増やすことで、CO2が大気から取り除かれる速度も増加しました（それにより、温室効果が減少します）。その存在は、過去4,000万年にわたる地球の平均気温の長期的な低下にも対応しています。

大気組成： 温室効果ガスのレベルは、氷床の前進とともに低下し、後退とともに上昇するという証拠があります。「スノーボールアース」の仮説によれば、氷は過去に少なくとも一度は完全にまたは非常にほぼ惑星を覆っていました-原生代後半の氷河期は、大気中のCO²レベルの増加によって終了しました。噴火。

しかし、二酸化炭素のレベルの増加が原因ではなくフィードバックのメカニズムとして機能した可能性があることを示唆する人もいます。たとえば、2009年に科学者の国際チームが「最後の氷河期の極大期」というタイトルの研究を発表しました。これは、太陽放射（つまり、太陽から吸収されるエネルギー）の増加が最初の変化をもたらし、温室効果ガスが変化の大きさ。

主な氷河期：

科学者たちは、地球の歴史の中で少なくとも5つの主要な氷河期が起こったと判断しました。これらには、ヒューロニアン、クライオジェニアン、アンデスサハラ、カルー、および第四紀の氷河期が含まれます。ヒューロニア氷河期は、ヒューロン湖の北部と北東部で観測された地質学的証拠に基づいて（そしてミシガン州と西オーストラリアで発見された堆積物と相関して）、原生代初期のEon、およそ24〜21億年前にさかのぼります。

極低温氷河期はおよそ8億5千万から6億3千万年前まで続き、おそらく地球史上最も厳しいものでした。この時期に氷河の氷床が赤道に達したため、「スノーボールアース」シナリオが発生したと考えられています。温室効果を引き起こした火山活動の突然の増加により終了したと考えられていますが、（言及されているように）これは議論の対象となっています。

アンデス・サハラ氷河時代は、オルドビス紀後期とシルル紀（およそ4億6億から4億2000万年前）に発生しました。名前が示すように、ここでの証拠は、サハラ西部のタッシリナジェル山脈から採取された地質標本に基づいており、南アメリカのアンデス山脈（およびアラビア半島と南部）から得られた証拠と相関しています。アマゾン盆地）。

Karoo氷河期は、デボン紀（約3億6億から2億6千万年前）の始まりにおける陸上植物の進化に起因し、惑星の酸素レベルの長期的な増加とCO²レベルの減少を引き起こしました。冷却。南アフリカのカルー地方で発見された堆積堆積物にちなんで名付けられ、アルゼンチンで関連する証拠が見つかっています。

鮮新世〜第四紀の氷河作用として知られる現在の氷河期は、約288万年前の鮮新世末期に始まり、北半球で氷床が広がっていきました。それ以来、世界はいくつかの氷河期と間氷期を経験しており、氷床は4万年から10万年の時間スケールで前進および後退します。

地球は現在間氷期にあり、最後の氷河期は約1万年前に終わりました。かつて地球全体に広がっていた大陸の氷床の残りは、グリーンランドと南極、およびバフィン島を覆う氷河のような小さな氷河に制限されています。

人為的な気候変動：

氷河期に起因するすべてのメカニズム（軌道強制、太陽強制、地質および火山活動など）が果たす正確な役割は、まだ完全には理解されていません。しかし、二酸化炭素やその他の温室効果ガスの排出の役割を考えると、人間の活動が地球に及ぼす長期的な影響がこの数十年間に非常に懸念されています。

たとえば、少なくとも2つの主要な氷河期、極低温およびカルー氷河期では、大気中の温室効果ガスの増減が大きな役割を果たしたと考えられています。軌道の強制が氷河期終了の主な原因であると考えられている他のすべての場合では、温室効果ガスの排出量の増加が、さらに温度の上昇につながる負のフィードバックの原因でした。

人間の活動によるCO2の追加は、世界中で発生している気候変動にも直接的な役割を果たしています。現在、人間による化石燃料の燃焼は、二酸化炭素の排出の最大の発生源であり（約90％）、これは放射強制力（別名温室効果）の発生を可能にする主要な温室効果ガスの1つです。

2013年に米国海洋大気庁は、19世紀に測定が開始されて以来初めて、上層大気のCO²レベルが400百万分の1（ppm）に達したことを発表しました。現在の排出量の増加率に基づいて、NASAは炭素濃度が次の世紀に550〜800 ppmに達する可能性があると推定しています。

前者のシナリオが当てはまる場合、NASAは平均的な地球の気温が2.5°C（4.5°F）上昇することを予測しています。ただし、後者のシナリオが当てはまる場合、地球の気温は平均して4.5°C（8°F）上昇し、地球の多くの場所で生命を維持できなくなります。このため、代替案が開発と広範な商業的採用のために求められています。

さらに、2012年に発表された調査によると 自然地球科学–「現在の間氷期の自然の長さを決定する」というタイトルの– CO2の人間による排出も、次の氷河期を延期すると予想されます。地球の軌道上のデータを使用して間氷期の長さを計算すると、研究チームは、次の氷（1500年で予想）は大気のCO²レベルを約240？ppm未満に保つ必要があると結論付けました。

地球の過去に起こったより長い氷河期とより短い氷河期についてさらに学ぶことは、地球の気候が時間とともにどのように変化するかを理解するための重要なステップです。科学者が現代の気候変動のどれだけが人為的であり、どのような可能な対策を開発できるかを決定しようとするため、これは特に重要です。

私たちは宇宙雑誌の氷河期について多くの記事を書いています。ここにある新しい研究は、火山活動によって引き起こされた小さな氷河期を明らかにし、キラー小惑星は惑星を氷河期に追いやったのでしょうか？スラッシュボールの地球はありましたか？そして火星は氷河期からやって来ましたか？

地球に関する詳細情報が必要な場合は、NASAの地球上の太陽系探査ガイドをご覧ください。そして、NASAの地球天文台へのリンクがあります。

また、地球に関するすべてのAstronomy Castのエピソードも記録しました。ここで、エピソード51：地球とエピソード308：気候変動を聞いてください。

ソース：