במשך מיליוני שנים, כוכב הלכת שלנו חווה תקופות קרח שלאחריהן הגיעו תקופות חמות יותר. תפקיד מכריע בשינויים אלה עשוי לנבוע מהתנועה המסלולית של כדור הארץ. על-ידי חקר האופן שבו כדור הארץ נע ומתנודד, חוקרים הצליחו לשחזר באופן עצמאי את תקופות הקרח לאורך 800,000 השנים האחרונות ואף לערוך תחזיות מדויקות לגבי העתיד.
הרעיון שיש קשר בין מסלול כדור הארץ סביב השמש לבין התנודות בטמפרטורות העולמיות קיים כבר מאה שנה. בתחילת שנות ה-20 של המאה הקודמת, המדען הסרבי מילוטין מילנקוביץ' הציע שלשינויים קלים בנטיית הציר של כדור הארץ ובצורת המסלול שלו עשויה להיות השפעה על אירועים קרחוניים. אולם, הפרמטרים המסלוליים המדויקים המשפיעים לא היו ברורים. השינויים העדינים במסלול (אקסצנטריות), נטיית כדור הארץ ביחס למסלול (אלכסוניות), והשינוי בכיוון ציר הסיבוב של כדור הארץ (פרצסיה, או נקיפה בעברית) היו "חשודים" אפשריים, אך עד כה לא היה ברור בדיוק כיצד הם מעורבים.
המחקר החדש שפורסם בכתב העת Science מבהיר כיצד זה מתרחש. האלכסוניות גורמת לשינוי בעונתיות לאורך תקופה של 41,000 שנה, מה שמשפיע על כמות האנרגיה הכוללת שהאזורים בקווי רוחב גבוהים יותר מקבלים בקיץ. הפרצסיה משנה את שיא עוצמת הקיץ לאורך קווי רוחב בינוניים עד גבוהים בתקופה של 21,000 שנה.
שני הפרמטרים ויחסי הגומלין ביניהם חשובים, אבל בצורה מפתיעה, החוקרים גילו קשר ישיר וברור: התפשטות כיסויי הקרח מהקטבים לכיוון קו המשווה נשלטת ישירות על-ידי האלכסוניות, בעוד שנסיגת כיסויי הקרח חזרה לקטבים תלויה יותר בפרצסיה. לדברי מחבר המחקר פרופ' סטפן ברקר, זו הייתה "תוצאה שגרמה לנו ליפול מהכיסא".
"מצאנו דפוס צפוי במהלך מאות אלפי השנים האחרונות לגבי העיתוי שבו האקלים של כדור הארץ משתנה בין 'עידני הקרח' הקרחוניים לבין תקופות חמימות מתונות כמו היום, הנקראות תקופות בין-קרחוניות", הצהירה פרופ' לוריין ליסיאקי, שותפה למחקר מאוניברסיטת קליפורניה בסנטה ברברה.
"הופתענו למצוא חתימה כה ברורה של הפרמטרים המסלוליים השונים על נתוני האקלים", הוסיף פרופ' ברקר מאוניברסיטת קארדיף. "קשה להאמין שהדפוס לא נצפה קודם לכן".
הצוות השווה את השינויים בפרמטרים המסלוליים לתקופות הקרח לאורך 800,000 השנים האחרונות. הם עשו זאת באמצעות ניתוח מאובנים זעירים הנקראים פוראמים שנמצאו בליבות משקעים מקרקעית האוקיינוס. השכיחות היחסית של סוגים מסוימים של חמצן בפוראמים חושפת עד כמה התפשטו כיסויי הקרח כשהיצורים היו חיים. האקסצנטריות משתנה במחזורים של 100,000 שנה (ומחזור שני על פני 400,000 שנה). הם מצאו דפוס חוזר שהוא עקבי עם השינויים המסלוליים.
עוד בנושא
"מערבולת העל" של אנטארקטיקה עלולה לשים קץ לאנושות
עלילת "היום שאחרי מחר" מתממשת: "זרם הגולף יקרוס ויקפיא חצי מכדור הארץ בשנה הבאה"
"הדפוס שמצאנו הוא כל כך שכיח וניתן לשחזור כך שהצלחנו לערוך תחזית מדויקת של מתי כל תקופה בין-קרחונית של כמיליון השנים האחרונות התרחשה וכמה זמן כל אחת מהן נמשכה", אמר ברקר. "זה חשוב מכיוון שזה מאשר שמחזורי שינוי האקלים הטבעיים שאנו צופים בהם על פני כדור הארץ לאורך עשרות אלפי שנים הם ברובם צפויים ולא אקראיים או כאוטיים".
התצפיות יכולות לסייע ביצירת תיאוריה אחידה של התרחשות תקופות קרחוניות ובין-קרחוניות על פני כדור הארץ, והן יכולות גם להיות שימושיות לחיזוי העתיד. על סמך הפרמטרים המסלוליים, אם בני האדם לא היו משנים את האקלים בצורה דרמטית כל כך, עידן הקרח הבא היה מתחיל בעוד כ-11,000 שנה. החוקרים אף הרחיקו וחזו את לוח הזמנים המלא: כיסויי הקרח היו אמורים להתחיל להתרחב, להגיע לשיאם תוך 80,000-90,000 שנה ולהתכווץ במשך 10,000 שנה נוספות.
"ומכיוון שאנו חיים כעת בתקופה בין-קרחונית - הנקראת הולוקן - אנו יכולים גם לספק תחזית ראשונית של מתי האקלים שלנו עשוי לחזור למצב קרחוני", אמר פרופ' כרוניס צדקיס, שותף למחקר מאוניברסיטת קולג' לונדון.
"אבל מעבר כזה למצב קרחוני בעוד 11,000 שנה בלתי סביר מאוד שיתרחש, כי פליטות הפחמן דו-חמצני של בני האדם לאטמוספירה כבר הסיטו את האקלים ממסלולו הטבעי, עם השפעות ארוכות-טווח על העתיד", הוסיף ד"ר גרגור קנור מהמכון אלפרד וגנר, מרכז הלמהולץ למחקר קוטבי וימי.
אל תשתמשו בזה כתירוץ לפלוט פחמן דו חמצני
החוקרים גם מדגישים אזהרה חשובה: "אנחנו לא רוצים שאנשים המעוניינים לפלוט יותר פחמן דו-חמצני לאטמוספירה 'יקפצו על המידע הזה' כתירוץ לעשות זאת", הבהיר פרופ' ברקר וציין שהעובדה שהתחממות גלובלית עלולה למנוע עידן קרח עתידי אינה הצדקה להמשיך לפלוט גזי חממה.
הצוות מקווה לבנות מודל בסיס ארוך-טווח לאקלים כדור הארץ שיוכל לשמש יחד עם מודלים אקלימיים קצרי-טווח הבוחנים את ההשפעות של פעילות אנושית במהלך 150 השנים האחרונות.
"עכשיו כשאנחנו יודעים שהאקלים ברובו ניתן לחיזוי על פני טווחי זמן ארוכים שכאלה, אנחנו יכולים בעצם להשתמש בשינויים מהעבר כדי ללמוד על מה שעלול לקרות בעתיד", הוסיף ברקר. "זה משהו שלא יכולנו לעשות קודם לכן עם רמת הביטחון שהניתוח החדש שלנו מספק. זה חיוני לקבלת החלטות מושכלות יותר בנוגע לפליטות גזי חממה, אשר יקבעו את שינויי האקלים העתידיים".