Kỷ băng hà là một giai đoạn trong lịch sử Trái đất khi nhiệt độ trung bình toàn cầu thấp hơn đáng kể so với hiện nay. Điều này dẫn đến sự mở rộng của các sông băng, bao phủ một phần lớn bề mặt Trái đất.
Kỷ băng hà là một giai đoạn giảm nhiệt độ lâu dài của khí hậu Trái Đất, xảy ra trong vài triệu năm gần đây, ban đầu với chu kỳ 40.000 năm nhưng gần đây là 100.000 năm.
Đây giai đoạn của các dải băng ở bán cầu phía Bắc và phía Nam; theo cách định nghĩa đó chúng ta hiện vẫn đang ở trong một thời kỳ băng hà (bởi vì các dải băng Greenland và Nam Cực vẫn đang tồn tại). Nói một cách nôm na, khi nói về vài triệu năm gần đây, kỷ băng hà được dùng để chỉ những giai đoạn lạnh hơn khi các dải băng mở rộng ra toàn bộ lục địa Bắc Mỹ và Á-Âu.
Kỷ băng hà gián tiếp hoặc trực tiếp ảnh hưởng đến cuộc sống của cư dân trên hành tinh. Ví dụ, kỷ nguyên của khủng long xảy ra trong thời kỳ gian băng, khi khí hậu ấm áp. Thằn lằn thời tiền sử bắt đầu biến mất ngay trước khi kỷ băng hà mới bắt đầu.
Nhưng một số động vật đã thích nghi với thời kỳ lạnh giá. Trong Kỷ băng hà, Trái đất là nơi sinh sống của voi ma mút, con lười khổng lồ, mèo răng kiếm, tổ tiên của loài tatu hiện đại và rất có thể là cả sóc răng kiếm – những sinh vật tương tự như những anh hùng trong bộ phim hoạt hình dành riêng cho Kỷ băng hà, nhưng không phải khủng long.
Các nguyên nhân gây nên kỷ băng hà
Nguyên nhân của các kỷ băng hà hiện vẫn đang gây tranh cãi cho cả các thời kỳ “kỷ băng hà” trên diện rộng và thời kỳ rút lui nhỏ hơn và sự tuần hoàn của các giai đoạn “băng/gian băng” bên trong một kỷ băng hà. Một sự đồng thuận chung cho rằng nó là sự tổng hợp của ba yếu tố khác nhau: thành phần khí quyển (đặc biệt là tỷ lệ của CO2 và metan), những thay đổi của quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt Trời được gọi là các chu kỳ Milankovitch (và có lẽ là Quỹ đạo của Mặt Trời quanh Ngân Hà), và vị trí của các lục địa.
- Đầu tiên, là sự lệch tâm của quỹ đạo Trái đất quanh mặt trời, thay đổi từ gần tròn đến elip theo chu kỳ 96.000 năm. Maslin giải thích: “Nguyên nhân quỹ đạo có độ biến dạng là vì Sao Mộc, chiếm 4% khối lượng của hệ mặt trời, có lực hấp dẫn mạnh mẽ, làm dịch chuyển quỹ đạo Trái đất ra ngoài và sau đó quay trở lại”.
- Thứ hai, là độ nghiêng của Trái đất, cũng là lý do chúng ta có các mùa. Trục quay của Trái đất cho phép một bán cầu luôn nghiêng xa mặt trời (gây ra mùa đông) trong khi bên kia nghiêng về phía nó (gây ra mùa hè). Maslin cũng cho biết góc nghiêng này thay đổi theo chu kỳ khoảng 41.000 năm, làm biến đổi mức độ khắc nghiệt của các mùa. “Nếu [trục] thẳng đứng hơn thì dĩ nhiên mùa hè sẽ bớt nóng hơn và mùa đông sẽ bớt lạnh hơn một chút”.
- Thứ ba, là sự chao đảo trục nghiêng của Trái đất, chuyển động giống như cái gụ. Maslin nói, “Điều xảy ra là, động lượng góc của Trái đất quay vòng rất nhanh mỗi ngày một lần khiến trục cũng chao đảo theo”. Sự chao đảo đó xảy ra theo chu kỳ 20.000 năm.
Milankovitch xác định rằng điều kiện quỹ đạo tạo ra mùa hè mát mẻ là tiền thân đặc biệt quan trọng đối với kỷ băng hà. Maslin nói “Sẽ luôn luôn có băng vào mùa đông. Để xây dựng một kỷ băng hà, một phần băng phải tồn tại suốt mùa hè.”
Nhưng, để chuyển sang thời kỳ băng hà, một mình hiện tượng quỹ đạo là không đủ. Nguyên nhân thực sự của một kỷ băng hà là phản ứng cơ bản của hệ thống khí hậu. Các nhà khoa học vẫn đang tranh luận làm thế nào mà các yếu tố môi trường khác nhau ảnh hưởng đến sự đóng băng và tan chảy của băng, nhưng nghiên cứu gần đây cho thấy mức độ khí nhà kính trong khí quyển đóng một vai trò quan trọng.
Chẳng hạn, các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu tác động khí hậu Potsdam (PIK) ở Đức đã chỉ ra rằng các tác nhân của thời kỳ băng hà trước đây được kích hoạt chủ yếu bởi sự giảm đáng kể lượng khí CO2 trong khí quyển và chính tốc độ tăng chóng mặt khí CO2 trong khí quyển do khí thải từ các hoạt động của con người gây ra có khả năng sẽ ngăn chặn sự khởi đầu của kỷ băng hà tiếp theo trong vòng 100.000 năm tới.
“Không giống bất cứ thế lực nào khác trên hành tinh, kỷ băng hà đã định hình môi trường toàn cầu và từ đó quyết định sự phát triển của nền văn minh nhân loại”, Hans Joachim Schellnhuber, lúc đó là giám đốc của PIK và là đồng tác giả của một trong những nghiên cứu, cho biết trong một tuyên bố vào năm 2016. “Chẳng hạn, chúng ta có được những mảnh đất màu mỡ cũng như cảnh quan ngày nay là nhờ vào kỷ băng hà cuối cùng, kỷ băng hà đã để lại cho chúng ta các dòng sông, băng tích, vịnh và các hồ. Tuy nhiên, ngày nay, loài người với khí thải phát ra từ nhiên liệu hóa thạch mới là yếu tố quyết định sự phát triển trong tương lai của hành tinh. “
Làm thế nào để chúng ta biết rằng kỷ băng hà đã xảy ra?
Bằng chứng địa chất
Ví dụ: những tảng đá thất thường, do băng tan, di chuyển trong không gian. Đây là cách những viên đá trong bức ảnh trên di chuyển từ Na Uy đến Hà Lan.
Bằng chứng hóa học
Ví dụ: nghiên cứu sự thay đổi tỷ lệ của các đồng vị ổn định trong lõi băng, nhờ đó người ta có thể xác định tuổi của băng và phân tích bọt khí, thu được dữ liệu về bầu khí quyển từng ngự trị trên hành tinh.
Bằng chứng cổ sinh vật học
Ví dụ: Một nghiên cứu về sự phân bố địa lý của các địa điểm hóa thạch, trong đó các nhà khoa học dựa trên kiến thức rằng trong thời kỳ lạnh giá, các sinh vật thích điều kiện ấm hơn sẽ chết hoặc rút lui về các vĩ độ thấp hơn.
