Kỷ băng hà là một giai đoạn giảm nhiệt độ lâu dài của khí hậu Trái Đất, dẫn tới sự mở rộng của các dải băng lục địa, các dải băng vùng cực và các sông băng trên núi và có lẽ bạn sẽ cảm thấy ngạc nhiên nếu biết rằng chúng ta vẫn đang trong thời kỳ băng hà.
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 theo nghĩa này, thời kỳ băng hà cuối cùng đã kết thúc khoảng 10.000 năm trước. Kỷ băng hà gồm có 2 thời kỳ : giai đoạn lạnh được gọi là thời kỳ băng giá và giai đoạn nóng được gọi là thời kỳ gian băng. Thời kỳ chúng ta đang sống hiện nay chính là một giai đoạn gian băng.
Bằng chứng về Kỷ Băng Hà
Trái Đất đã trải qua nhiều thời kỳ băng hà khác nhau và kỷ băng hà 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.Kỷ băng hà 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 Pilocen (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. Trong thời kỳ băng giá gần đây nhất ở Bắc Mỹ, giai đoạn băng giá Wisconsin (70.000 đến 10.000 năm trước), các khối băng kéo dài tới tận 45 độ vĩ bắc.
Ý tưởng về thời kỳ băng hà khởi điểm từ Thụy Sĩ, nơi mà các đầu mối địa chất đã khiến các nhà khoa học nghĩ rằng các sông băng trên núi trước đây phải rất to lớn. Nhà tự nhiên học Louis Agassiz đã trình bày thuyết băng hà lần đầu tiên tại hội nghị khoa học năm 1837 tuy nhiên học thuyết của ông chưa hoàn chỉnh. Ông cho rằng Trái Đất bị đóng băng đột ngột, có thể là do thảm họa và các dòng sông băng đã mở rộng như biển Địa Trung Hải.
Vào năm 1785, James Hutton – cha đẻ của ngành địa chất học đã nói rằng “Chúng ta đang nắm trong tay chìa khóa quan trọng của quá khứ”. Câu nói trên muốn ám chỉ mặc dù thời kỳ băng giá đã qua 10,000 năm nhưng những dấu vết để lại sẽ giúp chúng ta hiểu được đặc tính và các hoạt động trong thời gian đó. Với những đầu mối còn sót lại trên dãy núi Jura ở Thụy Sĩ, các nhà khoa học đã khám phá ra rằng cả Châu Âu và Bắc Mỹ đã từng bị bao phủ bởi băng tuyết. Cách thức mà một tảng đá bị mài mòn trở nên trơn nhẵn cũng là một đầu mối dung để nghiên cứu, những lớp địa chất khác nhau cũng cho phép các nhà địa chất học đo lường độ dày của các dòng sông băng. Dựa trên các rãnh nứt dọc hai bên núi và các lớp đá, nhà nghiên cứu Agassiz đã khám phá được độ dày của các dòng sông băng vào kỷ băng hà khoảng 1,6 km. Những chứng cứ này còn cho chúng ta thấy được mức độ bao phủ rộng lớn trong kỷ băng hà với 1/3 thế giới chìm trong băng giá và tổng cộng 71 triệu km khối băng. Mặt khác, các dòng sông băng này cũng không hề tĩnh lặng. Chúng chuyển động tính tiến theo kiểu lên xuống, để lại hàng trăm tấn đá và băng ở những nơi đi qua. Và kể cả khi băng không có mặt ở khắp mọi nơi thì nó vẫn gây ảnh hưởng tới phần còn lại của lục địa, các vùng đât bên ngoài vùng băng giá trở thành sa mạc và những cơn gió bụi bao trùm khắp nơi, mài mòn các lớp băng dày. Những xác động vật được giữ nguyên vẹn qua hàng nghìn năm cũng là minh chứng rõ ràng. Và theo các nhà khoa học thì snhiệt độ trong thời kỳ băng hà gần nhất ước tính vào khoảng 5,6 độ C.
Nguyên nhân gây ra Kỷ Băng Hà
Nguyên nhân của các kỷ băng hà hiện vẫn đang gây ra khá nhiều tranh cãi, 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 kì Milankovitch (diễn ra theo chu kì 22,000; 40,000 và 100,000 năm) và vị trí của các lục địa.
Thành phần khí quyển có lẽ là nguyên nhân chủ yếu gây ra sự thay đổi, đặc biệt ở kỷ băng hà đầu tiên. Lý thuyết "Quả cầu tuyết Trái Đất" cho rằng những sự thay đổi về mức độ CO2 vừa là nguyên nhân gây ra, vừa là nguyên nhân làm kết thúc thời kỳ cực lạnh ở cuối Niên đại Nguyên Sinh(Proterozoic). Ngoài ra, một giả thuyết khác cho rằng sự thay đổi của các chất trong không khí cũng có thể là nguyên nhân. Một vài nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng bụi cao bất thường trong khí quyển trong kỷ Pleistocen khiến cho ánh mặt trời không thể chiếu xuống mặt đất khiến nhiệt độ của Trái Đất giảm mạnh. Kể cả khi bụi lắng xuống, các hóa chất được tạo ra bằng cách “tương tác tro với hơi nước” cũng phân tán bức xạ Mặt Trời và khiến nhiệt độ giảm mạnh.
Sự hiện diện đông đảo của lục địa bên trong Bắc Cực và vùng Nam Cực có lẽ là một yếu tố cần thiết gây ra kỷ băng hà, có lẽ bởi vì khối lượng lục địa khiến cho băng và tuyết có địa điểm thích hợp để tích tụ trong những khoảng thời gian lạnh và vì thế gây ra một quá trình phản hồi ngược như những thay đổi của suất Phản Chiếu. Quỹ đạo Trái Đất không có hiệu ứng lớn đối với sự thành tạo trong quá trình dài của các kỷ băng hà, nhưng có lẽ nó bức chế mô hình lạnh đi và nóng lên rất phức tạp đã diễn ra trong kỷ băng hà hiện nay. Mô hình phức tạp của sự thay đổi trong quỹ đạo Trái Đất và sự thay đổi của suất phản chiếu có thể ảnh hưởng tới sự tuần hoàn của các pha băng giá và băng gian — điều này lần đầu được giải thích bởi lý thuyết của Milutin Milankovic
Các kỷ băng hà hiện tại được nghiên cứu kỹ nhất và chúng ta cũng có những hiểu biết tốt nhất về nó, đặc biệt là trong 400.000 năm gần đây, bởi vì đây là giai đoạn được ghi lại trong các lõi băng về thành phần khí quyển và các biến đổi nhiệt độ cũng như khối lượng băng. Trong giai đoạn này, tần số sự thay đổi giữa băng giá/băng gian theo các giai đoạn lực quỹ đạo của Milanković làm việc khiến cho lực quỹ đạo này được chấp nhận chung làm nhân tố để giải thích cho các sự kiện. Những hiệu ứng tổng hợp của sự thay đổi vị trí đối với Mặt Trời, sự chuyển động của trục Trái Đất và sự thay đổi của độ nghiêng của trục Trái Đất có thể làm thay đổi một cách đáng kể sự tái phân bố lượng ánh sáng mặt trời nhận được của Trái Đất. Quan trọng nhất là những sự thay đổi trong độ nghiêng của trục Trái Đất, nó gây ảnh hưởng tới cường độ mùa. Ví dụ, khối lượng dòng ánh sáng mặt trời vào tháng 7 ở 65 độ vĩ bắc có thể thay đổi tới 25% (từ 400 W/m2 tới 500 W/m2). Nhiều người tin rằng các khối băng tăng lên khi mùa hè quá yếu không đủ làm tan chảy toàn bộ số tuyết đã rơi xuống trong mùa đông trước đó. Một số người tin rằng sức mạnh của lực quỹ đạo có lẽ không đủ để gây ra sự đóng băng, nhưng cơ cấu hoàn chuyển như CO2 có thể giải thích sự không đối xứng này.
Liệu sẽ xuất hiện thêm một kỷ Băng Hà mới?
Trong thời kỳ mà sự nóng lên toàn cầu đang diễn ra thì có lẽ phải cần một khoảng thời gian rất dài để một Kỷ Băng Hà mới có thể bắt đầu. Mặt khác, chúng ta vẫn đang ở trong giai đoạn gian băng trước khi có thể chuyển qua một kỷ băng hà mới và theo lý thuyết thì giai đoạn này kéo dài đến 10,000 năm. Hiện tại thì việc dự đoán thời gian xảy ra kỷ băng hà mới cũng gặp nhiều khó khăn do ta vẫn chưa nắm rõ được nguyên nhân gây ra Kỷ Băng Hà. Dù vậy với những bằng chứng và sự phát triển của khoa học công nghệ, chắc chắn chúng ta sẽ sớm được biết thời điểm xảy ra kỷ Băng Hà mới trong tương lai gần.
