Kỷ băng hà

Ý tưởng rằng trong quá khứ các con sông băng từng mở rộng hơn rất nhiều đã hiện diện trong tri thức của cư dân ở một số vùng trên dãy Alps thuộc châu Âu [1]. Không phải một cá nhân nào đã nghĩ ra ý tưởng đó [1]. Giai đoạn từ năm 1825 tới năm 1833, Charpentier đã thu thập các bằng chứng ủng hộ giả thuyết này. Năm 1836, Charpentier đã thuyết phục Jean Louis Rodolphe Agassiz về lý thuyết đó, và Agassiz đã xuất bản nó trong cuốn sách "Nghiên cứu các dòng sông băng" (Étude sur les glaciers) của ông năm 1840.

Ở giai đoạn hiểu biết sơ khai này, những vấn đề được nghiên cứu chỉ là các giai đoạn băng giá ở vài trăm ngàn năm gần đây, trong kỷ băng hà hiện tại. Sự tồn tại của các kỷ băng hà cổ đại vẫn còn bị nghi ngờ.

Ít nhất đã có bốn thời kỳ băng hà chính trong lịch sử Trái Đất. sớm nhất theo lý thuyết được cho rằng đã xảy ra khoảng 2,4 tới 2,1 tỷ (109) năm trước trong băng giá Huron thuộc giai đoạn đầu của Liên đại Nguyên Sinh.

sớm nhất, được ghi chép lại nhiều nhất, và có lẽ là ghê gớm nhất trong 1 tỷ năm qua xảy ra từ 800 đến 600 triệu năm trước (giai đoạn kỷ Cryogen) và mọi người cho rằng nó đã biến Trái Đất thành một quả cầu tuyết với các biển băng vĩnh cửu trải dài tới hay gần như tới xích đạo. Có ý kiến cho rằng sự kết thúc của kỷ băng hà này là nguyên nhân dẫn tới sự bùng nổ trong kỷ Ediacara và kỷ Cambri, dù thuyết này mới được đưa ra gần đây và còn đang bị tranh cãi.

Một thời kỳ băng hà ngắn, băng giá Andes-Sahara xảy ra từ 460 đến 430 triệu năm trước, trong suốt thời kỳ hậu Ordovic - Silur. Đã có những chỏm băng khổng lồ trong khoảng từ 350 đến 260 triệu năm trước, trong suốt kỷ Than Đá và tiền Permi, có liên quan đến kỷ băng hà Karoo.

Lưu đồ trầm tích cho thấy sự dao động liên tục của băng giá và gian băng trong vài triệu năm qua.

hiện tại bắt đầu từ khoảng 40 triệu năm trước với sự phát triển của những khối băng ở Nam Cực. Nó tăng mạnh ở thời kỳ hậu Pliocen (bắt đầu khoảng 3 triệu năm trước) với sự mở rộng của các khối băng ở Bắc Bán Cầu, và tiếp tục phát triển vào thế Pleistocen. Từ đó, thế giới đã chứng kiến vòng tuần hoàn của sự đóng băng, với các khối băng phát triển và thoái trào sau mỗi chu kỳ 40.000 và 100.000 năm. Giai đoạn băng giá cuối cùng kết thúc khoảng 10.000 năm trước.

Thời gian của các kỷ băng hà trong toàn bộ lịch sử địa chất được kiểm soát một phần nhờ vị trí của các mảng lục địa trên bề mặt Trái Đất. Khi các khối lục địa được tập trung gần các vùng cực, có nhiều cơ hội để tuyết và băng được tích luỹ lại. Những thay đổi nhỏ trong năng lượng từ Mặt Trời có thể làm thay đổi sự cân bằng giữa các mùa hè trong đó khối lượng tuyết trong mùa đông tan hết hoàn toàn và các mùa hè mà tuyết vẫn còn tồn tại cho tới tận mùa đông tiếp theo. Vì vị trí của Greenland, Nam Cực và các phần phía bắc của châu Âu, châu Á và Bắc Mỹ tại các vùng cực của Trái Đất ngày nay được coi là nghiêng về khả năng thời kỳ đóng băng.

Bằng chứng về các kỷ băng hà xuất hiện theo nhiều hình thức, gồm cả việc rửa sạch và gây ra sự chà xát bề mặt đá, các băng tích, địa mạo băng hà, các thung lũng bị cắt, và sự lắng đọng của sét tảng lăn (tillit) và các băng giá di chuyển. Những thời kỳ băng giá liên tục có khuynh hướng làm thay đổi và xoá sạch các bằng chứng địa chất, khiến cho việc nghiên cứu rất khó khăn. Thỉnh thoảng nó khiến cho lý thuyết hiện nay không thể áp dụng được. Những phân tích lõi băng và lõi trầm tích đại dương không chứng minh rõ ràng sự hiện diện của băng giá và những thời kỳ trung gian băng giá trong vòng vài triệu năm qua.

Thể hiện những hình mẫu nhiệt độ và khối lượng băng thay đổi ở những giai đoạn băng giá và băng gian gần đây

Giữa các kỷ băng hà, là những giai đoạn khí hậu ôn hoà hơn kéo dài hàng triệu năm, khí hậu hầu như là nhiệt đới nhưng cũng trong giai đoạn các kỷ băng hà (hay ít nhất trong kỷ băng hà cuối cùng), có những giai đoạn khí hậu ôn hoà và giai đoạn dữ dội. Các giai đoạn lạnh hơn được gọi là 'giai đoạn băng giá', các

giai đoạn ấm hơn được gọi là 'gian băng', như Giai đoạn gian băng Eemian.

Hiện chúng ta đang ở trong một gian băng, lần rút lui cuối cùng đã kết thúc khoảng 10.000 năm trước. Ý kiến cho rằng "giai đoạn gian băng tiêu biểu đã kết thúc ~12.000 năm trước" có vẻ là đúng đắn nhưng rất khó để chứng minh điều đó từ nghiên cứu thực tiễn lõi băng. Ví dụ, một bài báo trong tạp chí Nature [2] đưa ra lý lẽ rằng gian băng hiện nay có lẽ là giống nhất với một thời gian băng trước kia và đã kết thúc 28.000 năm trước. Tuy nhiên, sự lo ngại rằng một thời kỳ băng giá sẽ nhanh chóng xảy ra quả thực có tồn tại (Xem: sự lạnh đi toàn cầu). Dù sao, nhiều người hiện tin rằng những điều kiện do tác động của con người từ sự tăng "khí gây hiệu ứng nhà kính" có thể vượt quá mọi lực (quỹ đạo) Milankovitch; và một số ý kiến gần đây của những người ủng hộ lực quỹ đạo thậm chí cho rằng kể cả khi có sự tác động của con người thời kỳ gian băng hiện nay có lẽ sẽ kéo dài 50.000 năm.