چرخه‌های مداری و تأثیر آنها بر تغییرات اقلیمی زمین

محققان از چندین دانشگاه با بررسی سوابق قدیمی آب و هوایی در رسوبات اقیانوسی، متوجه شدند که سه چرخه مداری زمین به طور هماهنگ تغییرات اقلیمی زمین را کنترل می‌کنند.

به گزارش تک‌ناک، زمین در دنیایی که انسان‌ها وجود نداشتند، حدود ۱۰,۰۰۰ سال دیگر به یک عصر یخبندان جدید می‌رسید. این نتیجه از تحقیقات این دانشمندان به‌ دست آمده است، که توانسته‌اند الگوی چرخه‌های یخچالی زمین را در طول میلیون‌ها سال درک کنند.

این تحقیقات نشان می‌دهند که سه چرخه مداری زمین به طور هماهنگ زمان‌بندی عصرهای یخبندان و دوره‌های گرم را کنترل می‌کنند. یافته‌های این مطالعه که در مجله Science منتشر شده است، تأکید می‌کند که این چرخه‌ها مانند یک تقویم نجومی دقیق با الگوهای قابل پیش‌بینی برای صدها هزار سال اقلیم زمین را تنظیم کرده‌اند.

پلی‌کرونیس تزداکیس، استاد کالج دانشگاهی لندن و یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: «از آنجا که ما اکنون در یک دوره بین‌یخبندان به نام هولوسن زندگی می‌کنیم، می‌توانیم پیش‌بینی اولیه‌ای از زمانی ارائه دهیم که شاید به وضعیت یخبندان بازگردد.»

تأثیر انسان بر تغییرات اقلیمی زمین

البته در حال حاضر، این مسیر طبیعی اقلیمی به‌طور اساسی تغییر کرده است. گریگور نُر، یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه از موسسه آلفرد وگنر تصریح کرد: «رسیدن یک عصر یخبندان در ۱۰,۰۰۰ سال دیگر بسیار غیرمحتمل است، چرا که انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط انسان‌ها، زمین را از مسیر طبیعی خود منحرف کرده است و تأثیرات بلندمدت آن در آینده ادامه خواهد داشت.»

رمزگشایی عصرهای یخبندان

اثر انگشت‌های ده‌ها عصر یخبندان در اعماق رکوردهای ژئولوژیکی زمین وجود دارد، که دوره‌های طولانی هستند که در آنها ورق‌های یخی عظیم بخش‌هایی از آمریکای شمالی و شمال اروپا را پوشانده‌اند. بین این دوره‌های سرد، دوره‌های گرمی مانند امروز وجود داشته‌اند، که یخ‌ها در آنها عقب‌نشینی کرده‌اند.

دانشمندان مدت‌ها است که می‌دانند عصرهای یخبندان دوره‌ای زمین، الگوهای نجومی خاصی را دنبال می‌کنند، که این یافته برای اولین بار توسط میلووتین میلانکوویچ، ریاضیدان صربی در اوایل قرن بیستم مطرح شد. اما مکانیسم‌های دقیق پشت این چرخه‌ها، به ویژه الگوی غالب ۱۰۰,۰۰۰ ساله، تا به امروز مبهم باقی مانده بود.

رویکرد نوآورانه محققان

تیم تحقیقاتی به رهبری استفن بارکر از دانشگاه کاردیف با همکارانی مانند لورن لیسیسکی از دانشگاه کالیفرنیا در سانتا باربارا، رویکردی نوآورانه برای حل این معما اتخاذ کردند.

آنها به‌جای تکیه بر تاریخ‌گذاری دقیق سوابق اقلیمی که محدودیت‌هایی دارد، شکل و زمان‌بندی خود چرخه‌های یخبندان را بررسی کردند. لیسیسکی بیان کرد: «ما یک الگوی قابل پیش‌بینی برای زمان‌بندی تغییرات اقلیمی زمین بین دوره‌های یخبندان و دوره‌های گرم مانند امروز یافتیم.»

پیش‌بینی دقیق چرخه‌های اقلیمی

یافته‌های آنها نشان می‌دهد که یک سیستم قابل پیش‌بینی وجود دارد، که بر اساس حرکت‌های مداری، آب و هوای آینده را پیش‌بینی می‌کند. مدل آنها تمامی پایان‌های دوره‌های یخبندان بزرگ و دوره‌های گرم در ۹۰۰,۰۰۰ سال گذشته را به‌ طور دقیق پیش‌بینی کرده است.

بارکر عنوان کرد: «الگویی که ما یافتیم در حدی قابل تکرار است که توانستیم پیش‌بینی دقیقی از زمان وقوع هر دوره بین‌یخبندان در یک میلیون سال گذشته و مدت‌زمان آنها ارائه دهیم.»

سه نیروی نجومی پشت عصرهای یخبندان

این مطالعه نشان داده است که هر یک از سه چرخه نجومی نقش خاصی در این تغییر اقلیمی ایفا می‌کنند:

• حرکت تقدیمی: لرزش محور زمین که باعث تغییر در جهت قرارگیری نیمکره‌ها در برابر خورشید در تابستان می‌شود، مراحل ابتدایی ذوب یخ‌ها را هدایت می‌کند.
• انحراف: کج شدن محور زمین که بر تضاد بین فصول تأثیر می‌گذارد، در آغاز دوباره رشد یخ‌ها غالب است.
• عدم تقارن: شکل مدار زمین در اطراف خورشید، زمان‌بندی کلی چرخه‌های تقریباً ۱۰۰,۰۰۰ ساله را تنظیم می‌کند.

جغرافیا و تغییرات اقلیمی زمین

این هماهنگی به دلیل جغرافیا اتفاق می‌افتد. ورق‌های یخی ابتدا در عرض‌های جغرافیایی شمالی شکل می‌گیرند، جایی که کج شدن محور زمین بیشترین تأثیر را بر شدت تابستان دارد. وقتی این یخ‌ها رشد می‌کنند و به سمت جنوب گسترش می‌یابند، بیشتر تحت تأثیر تغییرات محور زمین قرار می‌گیرند، که اثر بیشتری در عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر دارد. هنگامی که ورق‌های یخی به حداکثر گسترش خود می‌رسند، حتی افزایش‌های جزئی در شدت تابستان ناشی از تغییرات محور زمین، می‌تواند باعث فروپاشی آنها شود، البته تنها در مواقع خاصی از تغییرات مداری رخ می‌دهد.

زمان‌بندی عصرهای یخبندان

محققان متوجه شده‌اند که پایان عصر یخبندان (زمانی که یخ‌ها به سرعت ذوب می‌شوند)، با اولین اوج مناسب تغییرات محور زمین هم‌زمان است. این اوج‌ها باید زمانی شروع شوند که انحراف محور زمین در حال افزایش است تا یک مکانیسم گرمایشی دوگانه ایجاد کنند و باعث عقب‌نشینی یخ‌ها شوند.

ساعت اقلیمی زمین و آینده ما

این یافته‌ها نشان می‌دهند که آنچه روزگاری به‌عنوان یک الگوی نامنظم از عصرهای یخبندان و دوره‌های گرم به نظر می‌رسید، در واقع یک سیستم ساختاری است که توسط نیروهای نجومی قابل پیش‌بینی هدایت می‌شود.

پژوهشگران این مطالعه می‌خواهند نتایج خود را برای پیش‌بینی اقلیم طبیعی زمین در ۱۰,۰۰۰-۲۰,۰۰۰ سال آینده به‌کار ببرند. محققان با استفاده از شبیه‌سازی‌های مدل‌های اقلیمی، امیدوار هستند که تأثیرات دقیق تغییرات اقلیمی ایجادشده توسط انسان‌ها را در آینده‌های دور ارزیابی کنند.

بارکر اعلام کرد: «اکنون می‌دانیم که آب و هوا در این مقیاس‌های زمانی طولانی قابل پیش‌بینی است، بنابراین می‌توانیم تغییرات گذشته را برای اطلاع از آنچه که در آینده رخ می‌دهد، مورد استفاده قرار دهیم.»

این درک جدید از چرخه‌های طبیعی، زمینه‌ای حیاتی برای ارزیابی چگونگی تغییر سیستم اقلیمی زمین توسط فعالیت‌های انسانی فراهم می‌کند.

بارکر تأکید کرد: «این موضوع برای ارائه بهتر تصمیماتی که اکنون در مورد انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌گیریم، حیاتی است، چرا که تغییرات آب و هوایی آینده را تعیین خواهند کرد.»