Sa znanstvenim općeprihvaćenim mišljenjem da je Veliko ledeno doba postojalo krenula je potraga kako bi se našlo što ga je uzrokovalo

 

Otkriće Velikog ledenog doba

 

Već je 1787. godine Bernard Kuhn vjerovao da su nasumično razmještene stijene u Švicarskoj Juri rezultat pradavnog odleđivanja. Nakon stoje sedam godina kasnije škotski geolog James Hutton posjetio Juru, došao je do istog zaključka. Međutim, sve do prve polovice 19. stoljeća, prevladavajući model za tumačenje opazivih geoloških dokaza bio je da se radi o rezultatu biblijskog Velikog potopa. Geolog njemačkog podrijetla Jean de Charpentier bio je zanesen tim stijenama i morenama. Tijekom 1830-tih formirao je prvu teoriju o oleđivanju. Godine 1841. njegova teorija je objavljena kao Essai sur les glaciers ("Ogled o glečerima"), stoje bilo prvo detaljno, znanstveno razmatranje o oleđivanju.

 

Louis Agassiz, koji se također preobratio na ledenjačko objašnjenje tih geoloških kurioziteta, istaknuo je i integrirao sve te geološke činjenice kako bi formulirao teoriju da je Veliko ledeno doba jednom zahvatilo Zemlju. To je objavljeno u njegovoj knjizi iz 1840. godine Etudes sur les glaciers ("Studije o glečerima"). U Svsreme glaciaire ("Glacijalni sustavi objavljenom 1847., prikazao je daljnje dokaze prikupljene diljem Europe, koji su podržali njegovu teoriju. Godine 1846. Agassiz je putovao u Ameriku gdje je otkrio još više dokaza o oleđivanju, a 1848. prihvatio je položaj na Harvardu.

Od 1870. teorija da su davno postojala razdoblja raširenog leda bila je opće prihvaćena od strane znanstvene zajednice.

 

 

Zemljina orbita i ljuljanje

 

Sa znanstvenim općeprihvaćenim mišljenjem da je Veliko ledeno doba postojalo krenula je potraga kako bi se našlo što ga je uzrokovalo. Prva teorija, koju je uveo Joseph Adhemar, temeljila se na otklonu naprijed-nazad Zemljine osi tijekom razdoblja od 22.000 godina, koji se općenito povezivao sa precesijom ravnodnevica (smatra se da je 25.800 godina danas najtočniji broj). Kako vrijeme prolazi, zviježđa se polako mijenjaju na određeni datum (tipično se mjeri na proljetnu ravnodnevicu ), krećući se unatrag kroz Zodijak. Danas Sunce izlazi u zviježđu Riba na proljetnu ravnodnevicu. Tijekom 2000 godina prije toga ["doba Ribe], izlazilo je u Ovnu. Tijekom idućih dvije tisuće godina, počevši oko 2070., izlazit će u Vodenjaku. Taj priklon Zemljine osi naziva se ravninom kosine i ona se proteže prema van kako bi činila veliki krug u nebeskoj ravnini, poznat kao ekliptika. Taj kut se naziva nagib ekliptike i sadašnja inklinacija je na 23,5 stupnjeva prema okomici, ali varira od 24,5 do 22,1 stupnjeva. Kao stoje poznato, taj kut Zemljine osi određuje godišnja doba u umjerenim klimatskim područjima. Prema Adhemarovoj teoriji, koja god polutka imala dulju zimu iskusila bi ledeno doba. Prema tome, svakih 11.000 godina pojavilo bi se po jedno ledeno doba naizmjence na jednoj polutci, a potom na drugoj. James Croll, samouki učenjak i nekadašnji nadstojnik na Andersonian College and Museumu u Škotskoj, prigovarao je Adhemarovoj teoriji. On je zaključio da su najuvjerljivija pokretačka sila iza promjene klime bile varijacije u Sunčevom zračenju koje pogađa Zemlju, nazvano insolacija, kao rezultat Zemljine orbitalne putanje, koja je eliptična i može se mijenjati do pet posto tijekom vremena. Taj ekscentricitet utječe na količinu Sunčevog zračenja koje pogađa Zemljinu površinu kod afela (naše najudaljnije mjesto od Sunca) i kod perihela (naše najbliže mjesto od Sunca).

 

Prema Crollovoj teoriji, smanjenje u količini Sunčevog zračenja tijekom zime pogoduje nakupljanju snijega, ali to će rezultirati dodatnim gubitkom topline zbog odbijanja sunčeve svjetlosti natrag u svemir.

 

Ako nastupi zima kad je Zemlja blizu Sunca, temperature će prirodno biti više od uobičajenog; ali ako nastupi zima kad je Sunce udaljenije, temperature će biti niže nego obično. Prema tome, ako polarno područje jedne polutke postane hladnije, izmjenjujući vjetrovi će biti snažniji na toj polutci i tople ekvatorijalne oceanske struje će se prebaciti prema suprotnoj polutci, dalje povećavajući gubitak topline. Da je Zemljina putanja kružna, sporo ljuljanje uopće ne bi imalo učinka na klimu. Svako godišnje doba javljalo bi se na istoj udaljenosti od Sunca. Međutim, budući je insolacija na sjevernoj polutci izvan faze s onom na južnoj polutci, Croll je vjerovao da bi se ledena doba izmjenjivala sa sjeverne na južnu polutku.                  

lako se teorija o izmjenjujućim ledenim dobima pokazala pogrešnom, Crollove ideje su postavile osnovu za uzročnost ledenog doba. On je bio prvi koji je prepoznao važnost oceanskih strujanja, Sunčevog zračenja i ekscentriciteta Zemljine orbite u stvaranju jednog objašnjavajućeg modela. Godine 1876. Croll je bio imenovan članom Londonskog Royal Societvja. U ranom 20. stoljeću Milutin Milanković, profesor matematike, fizike i astronomije na Univerzitetu u Beogradu, obnovio je Crollovu teoriju insolacije i prionuo zadaći potankog opisivanja insolacije na osnovi   Ludvvig Pilgrimovih zadnjih izračuna Zemljine orbite.

On je pokazao da je insolacijom dominirao 23.000-godišnji ciklus i zaključio da bi ledena doba bila najintenzivnija kad je Sunčevo zračenje palo ispod određenog praga. Budući da krivulja insolacije ima jedan približan 100.000-godišnji ciklus, on je vjerovao da bi se takav jedan ciklus mogao vidjeti u ledenim dobima. Pronicavo je iznio ideju da bi sjeverna polutka dominirala zato jer je sadržavala dvije trećine Zemljine kopnene mase. Pokrenuta količinom Sunčevog zračenja na sjeveru, ledena doba na obje polutke bila bi sinkronizirana.

 

Milankovićeva teorija insolacije bila je napuštena kad su procjene starosti, koje je omogućilo radiokarbonsko datiranje, pokazale da je određivanje vremena u njegovim proračunima ledenih doba bilo netočno. Međutim, proučavanja izotopa iz sedimenata s morskog dna tijekom 1960-tih i 1970-tih, koja su se fokusirala na promjene u Zemljinoj klimi, ponovo su oživjela njegovu teoriju. Sedimenti iz dubokog mora koji sadrže ovojnice malih organizama nalik planktonu, nazvanih fomminiferi, sadrže povijest klimatske promjene.

 

Kad su živi, ti organizmi se fiksiraju na dva tipa kisikovih atoma: obilan i poznatiji izotop kisik-16 i kisik-18. Kisik-18, teži izotop, obogaćen je u morskoj vodi; lakši atom je nađen u većim koncentracijama u snijegu i ledu. Kad god je iz oceana ekstrahirana voda kako bi činila više leda, ostavljena je posjetnica u kisiku. To obogaćenje, sa kisika-16 na kisik-18, viđeno je u vapnenačkim ovojnicama foraminifera (koje se sastoje od CaC03). Vapnenac se taloži iz morske vode, tako da kisik koji izgrađuje vapnenačke kristale odražava sastav morske vode. Analiziranjem izotopa kisika u foraminiferima, znanstvenici mogu odrediti kada je Zemlja proizvela više ledenjaka i vremenska razdoblja kad su nastupila ledena doba. U sedimentima s morskog dna otkriveni su dokazi o 100.000-godišnjem kao i o 41.000-godišnjem i 23.000-godišnjem klimatskom ciklusu. Ali, još uvijek postoje neriješena pitanja.

 

U ledenjačkim podacima izgleda da 100.000-godišnji ciklus dominira, sa slabijim 41.000-godišnjim ciklusom i 23.000-godišnjim najslabijim od svih. Međutim, u teoriji insolacije obrnuto je: 23 000-godišnji ciklus dominira, a kao najslabiji javlja se 100.000-godišnji ciklus.

 

 

Uzdizanje Himalaja i globalna klima

 

Jedna od najnovijih teorija za objašnjavanje ledenih doba povezuje promjene u globalnoj klimi s jednim od Zemljinih najimpresivnijih geoloških obilježja: Himalajama. Prema teoriji koju je 1988. predložila Maureen Raymo, profesorica u istraživanju u znanosti o Zemlji sa Bostonskog Univerziteta, kako su Himalaje rasle velika količina stijena bila je izložena prirodnim silama. Monsumske kiše natopile su zemlju i naličje izloženog stijenja je erodiralo. Taj proces kemijske izloženosti atmosferskim prilikama ekstrahirao je toliko ugljičnog dioksida iz atmosfere da su globalne temperature pale, aktivirajući tako jedno ledeno doba. Kako bi pokazala da je to bio slučaj, Raymo se okrenula proučavanju sedimenata s morskog dna i stroncija.

 

Postoji nekoliko tipova (izotopa) stroncija, svaki s različitom atomskom masom. Stroncij-87, najteža vrsta, ispran je u more kemijskim atmosferskim djelovanjem na stijenje. Lakša vrsta, stroncij-86, oslobođen je širenjem morskog dna i dolazi iz duboke unutrašnjosti Zemlje. Uspoređujući količine tih izotopa u različitim slojevima, Raymo je vjerovala da će naučiti koji proces je bio aktivniji u bilo kojoj točki vremena. Prije trideset i pet milijuna godina stroncij-87 dramatično je porastao, što se podudaralo s uzdizanjem Himalaja.

 

S dokazom o stronciju, Maureen Raymo misli da je riješila zagonetku ledenih doba. Prvo, uzdizanje Tibetske regije intenziviralo je indijske monsume. Zatim su monsumske kiše erodirale planine izvlačeći ugljični dioksid iz zraka. Na kraju, s manje ugljičnog dioksida, atmosfera se postupno hladila.

 

Oceanske struje i novo ledeno doba

lako su različite oceanske struje poznate već neko vrijeme, znanstvenici su nedavno odredili da oceanske struje igraju ključnu ulogu u klimi i vremenu. Novo istraživanje je pokazalo da plitke, tople struje sa Pacifika teku prema zapadu, oko Afrike, a zatim sjeverno duž afričke i europske obale.  Tijek tih voda održava Europu blagom, nasuprot njenom pandanu, Labradoru, preko Atlantika. To zapadnu Europu opskrbljuje s trećinom one topline kojom to čini Sunce, i dio je globalnog oceanskog sustava koji održava klimatski status quo.

 

U sjevernom Atlantiku Golfska struja nosi toplinu u obliku tople vode prema sjeveru i istoku. I kako se kreće prema sjeveru, ona isparava i prenosi svoju toplinu na obalna područja. Topla voda postaje slanija s isparavanjem i kad dosegne zemljopisnu širinu Islanda njena gustoća doseže točku koja je spušta prema dnu. Tada postaje dio povratnog ciklusa hladne vode i teče prema jugu u Atlantik, prema Antarktiku, oko Afrike i natrag prema Pacifiku pokraj Australije. Ako bi na neki način tople vode prestale kružiti, Europa bi ušla u mini ledeno doba. Nedavne studije pokazuju da je to moguće i da je sadašnji prijenosni pojas u sjevernom Atlantiku ne-predvidiv.  Od kraja zadnjeg ledenog doba, arktička ledena kapa nastavila se topiti, puštajući svježu vodu u sjeverni Atlantik. Ako previše svježe vode ulazi u ocean (razvodnjavajući tako njegov sadržaj soli i održavajući ga manje gustim) neće potonuti i pridružiti se povratnim strujama pri dnu; ostat će tamo gdje jest, priječeći tople struje da uđu i mijenjajući tako klimu Europe.

 

Hladna, slana voda koja teče od južnog Atlantika i prema istoku blizu antarktičke obale tone u dubine, potičući tako njen pritisak na međupovezani sustav oceanskih struja. Prema Wallaceu Broeckeru sa Columbia Univerziteta, New York, antarktičke površinske vode tonu samo za trećinu vrijednosti nego što su pred stotinu godina. Ako je to točno, usporavanje u antarktičkoj dubokoj struji učinit će antarktičko područje hladnijim, a Golfsku struju toplijom. Sadašnji trend globalnog zagrijavanja počeo je tijekom 1880-tih, no tijekom 1970-tih čovjek je tomu pružio poticaj. Broecker vjeruje da je to zagrijavanje ljudski izazvano i da se bori protiv prirodnog trenda hlađenja.

 

 

Dolazeći komet

 

Donald Patten predlaže sasvim drukčiju teoriju što se tiče uzroka ledenog doba - onu koja uključuje katastrofu globalnih razmjera, lako se njegova ideja čini isto toliko teološki motiviranom kao i znanstvenom, on nudi dobro istraženo i uvjerljivo objašnjenje učinaka koje bi "bliski promašaj" nekog kometa imao na Zemljinu klimu. On također razmatra motive i vjerovanja - gotovo kreacionističko opovrgavanje geološkom uniformita-rijanizmu - i daje povijest znanstvenika i pisaca priznajući katastrofični pristup Zemljinoj geologiji. Od 1920-tih George McCready Priče, Byron C. Nelson, Alfred M. Rehvvinkel, Henry Morris, Charles Hapgood, IvanT. San-derson, Immanuel Velikovski i Dolph E. Hooker, među ostalima, nosili su stijeg iznenadnog katastrofičnog pristupa tumačenju ledenih doba.

 

Fenomen koji nude Patten i drugi koji daje stanovitu snagu njihovim postavkama bizarni je dokaz o smrznutim mamutima koji je još i danas zagonetka, lako mamuti nisu jedine životinje koje su nađene smrznute (rinocerosi, ovce, konji, goveda, lavovi, tigrovi i bizoni također su nađeni), kao jedna izumrla vrsta bili su u prvom planu znanstvenog istraživanja. Njihovi ostaci, ponekad čitavi, nađeni su u Sibiru i na Aljaski na desetke tisuća, i opskrbili su svijet trenutnim zalihama bjelokosti. Rusija ima 2000 godina staru tradiciju opskrbe bjelokošću sa Sibirskih otoka. Između 1880. i 1900. godine blizu 20.000 kljova uzeto je s jednog jedinog otoka. Procijenjeno je da bi u Sibiru moglo još uvijek biti zakopano do tri milijuna mamuta. Prema jednom članku iz National Geographica, stručnjaci procjenjuju da je tamo 600.000 tona bjelokosti još uvijek dostupno i moguće ga je pronaći. Iznenadna katastrofa, poput udara asteroida ili bliskog prolaska kometa, dobro prolazi u tumačenju smrti milijuna životinja. Njena prethodnica se vidi u najvećem izumiranju svega krajem razdoblja Krede, kad je udar divovskog asteroida rezultirao izumiranjem dinosaura.

 

U svojoj teoriji bliskog prolaska kometa Patten također objašnjava formiranje planinskih lanaca i zašto su raspoređeni u luku duž kontinenata. Kad se taj ledeni posjetitelj suviše približio Zemlji, postao je zarobljen u orbiti na period od devet mjeseci, kružeći kao još jedan mjesec. U dva navrata, kad je došao sasvim blizu, njegovo gravitacijsko privlačenje vršilo je snažnu silu ne samo na oceane, stvarajući divovske plimne valove, već također i na Zemljinu rastaljenu jezgru. Magma u jezgri reagirala je uvelike na isti način kao što to čine oceani na gravitacijsku silu. Kao rezultat, sa svakim bliskim prolaskom kometa, val rastaljenog kamena bio je povučen prema gore, sileći Zemljinu koru prema gore.

 

Kako je taj komet plesao u Zemljinoj orbiti, led koji se izdvojio iz njegove mase bio je u velikim količinama pohranjen kroz elektromagnetsko otklanjanje. [Napomena: teorija "prljave grude snijega" osporavana je teorijom plazmenog kometa.Ur.] Prema Pattenovoj teoriji, šest milijuna kubičnih milja leda bilo je izbačeno i na sjevernu i na južnu polutku - led sa temperaturom od -150°F. U središnjim čvorištima led je mogao biti tri milje debeo i tanjio se na rubovima. Led se pojavio iznenada, ne tijekom dugog vremenskog razdoblja. Samo to, prema teoriji, objašnjava iznenadno smrzavanje milijuna životinja.

 

Patten također argumentira da oblik ledenih pokrova odgovara teoriji o bliskom prolasku kometa. Ledenjaci veličine  kontinenta  iz zadnjeg ledenog razdoblja bili su najdeblji oko središta. Iz današnje klime na Antarktiku znamo da kod središta kontinenta pada vrlo malo

snijega zbog nemogućnosti hladnog i suhog zraka da zadrži vlagu. To je napuštena pustoš od kamena i šljunka. Međutim, na rubovima postoje znatne  snježne  oborine zbog   međusobnog    prožimanja toplog, vlažnog i   hladnog zraka. Kad bi snijeg bio primarni činitelj u stvaranju leda ledenog doba, tada bi njegovo nakupljanje bilo obilnije na periferiji a ne u središtu.