Η Γη βρίσκεται εδώ και περίπου 12.000 χρόνια στην εποχή του Ολόκαινου, μιας θερμότερης περιόδου που ακολούθησε μια ψυχρή περίοδο. Κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής υπήρξαν περίπου 22 απότομες ψυχρότερες φάσεις οι οποίες διήρκεσαν έως και μερικούς αιώνες και οδήγησαν στην επέκταση των παγετώνων.
"Μέχρι τώρα δεν υπήρχε πειστική εξήγηση αυτού του φαινομένου. Πάντα φαινόταν να λείπει κάτι," λέει η χρηματοδοτούμενη από το SNF Alice Paine από το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας. Είχαν υποτεθεί, μεταξύ άλλων, η επιρροή των παγόβουνων που κατευθύνονται προς το νότο, οι διακυμάνσεις της ηλιακής δραστηριότητας ή οι αλλαγές των ωκεάνιων ρευμάτων.
Η μεταδιδακτορική ερευνήτρια τώρα, μαζί με μια διεθνή ομάδα, εξερεύνησε πιο λεπτομερώς μια ακόμη ιδέα: τη δραστηριότητα των ηφαιστείων. Η μελέτη της, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Communications, αποδεικνύει ότι οι εκρήξεις ήταν πολύ πιθανόν η αιτία για τις μακροχρόνιες ψυχρές περιόδους. Οι ερευνητές παρέχουν επίσης μια πειστική εξήγηση για τον μηχανισμό πίσω από αυτό.
Ταυτόχρονες ηφαιστειακές εκρήξεις και ανάπτυξη των παγετώνων.
Η ομάδα συγκέντρωσε πληροφορίες από διάφορες πηγές για ισχυρές ηφαιστειακές εκρήξεις στο Ολόκαινο. Υπήρχαν 51 τέτοιες, πολλές από τις οποίες στο Δυτικό Ειρηνικό κατά μήκος του λεγόμενου Δακτυλίου της Φωτιάς του Ειρηνικού. Σε αυτή την περιοχή βρίσκονται πολλά ενεργά ηφαίστεια, καθώς εκεί οι πλάκες του γήινου φλοιού προσεγγίζουν και πιέζονται η μία πάνω στην άλλη, προκαλώντας ισχυρές εκρηκτικές εκρήξεις.
Η χρονική τοποθέτηση των ηφαιστειακών γεγονότων μπορούσε να προσδιοριστεί με ακρίβεια χάρη σε πυρήνες πάγου από την Αρκτική και την Ανταρκτική καθώς και μέσω χρονολόγησης οργανικών υλικών που ήταν ενσωματωμένα σε αποθέσεις τέφρας. Πρόσθετες πληροφορίες παρείχε μια ενημερωμένη χρονολόγηση του ηφαιστειογενή βράχου.
Αυτές οι πληροφορίες συγκρίθηκαν από τους ερευνητές με την εμφάνιση των μακροχρόνιων ψυχρών περιόδων στο Ολόκαινο. Η χρονολόγηση αυτών των περιόδων πραγματοποιήθηκε κυρίως με βάση πληροφορίες για την μέγιστη έκταση των παγετώνων. Αυτό έγινε μέσω της ανάλυσης μοραινών, του βραχώδους υλικού που σπρώχνουν οι παγετώνες.
Το αποτέλεσμα: Πάνω από το 80% των επεκτάσεων των παγετώνων συνέβη την ίδια στιγμή με τουλάχιστον μία από τις ηφαιστειακές εκρήξεις. "Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα της στατιστικής μας ανάλυσης με υπάρχουσες παλαιοκλιματικές ανακατασκευές είμαστε πολύ σίγουροι ότι αυτό δεν είναι τυχαίο. Στην ανάλυση περιλαμβάνονται επίσης και όλες οι προηγούμενες ανακαλύψεις για τους μηχανισμούς," λέει η Paine.
Οι θερμοκρασιακές συνθήκες εκτός ισορροπίας.
Κατά τις εκρήξεις ηφαιστείων αποβάλλονται σωματίδια θείου στην ατμόσφαιρα, τα οποία ανακλούν το εισερχόμενο ηλιακό φως. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ψύξη της γήινης επιφάνειας στο Βόρειο Ημισφαίριο.
Ο αρκτικός θαλάσσιος πάγος επεκτείνεται, μειώνοντας τη θερμότητα που προσφέρει ο ωκεανός στην ατμόσφαιρα, και αυτό αλλάζει την πορεία των ωκεάνιων ρευμάτων. Ένα πλούσιο σε βροχές χαμηλό βαρομετρικό σύστημα γύρω από τον ισημερινό μετατοπίζεται νότια - και η ψυχρή ζώνη διευρύνεται.
"Τα φαινόμενα αυτά αλληλοενισχύονται, λειτουργούν μέσω του σφαιρικού αλυσίδας", λέει η Paine. Κάποια στιγμή γίνεται τόσο ψυχρά ώστε οι παγετώνες αρχίζουν να αναπτύσσονται, ιδιαίτερα σε μεγαλύτερα υψόμετρα όπως στην Ελβετία.
Για να συμβεί αυτό όμως, πρέπει να πληρούνται κάποιες οριακές συνθήκες. Εάν η έκρηξη δεν είναι αρκετά ισχυρή, τα σωματίδια θείου δεν φτάνουν μέχρι την ανώτερη ατμόσφαιρα. Αν είναι πάρα πολύ ισχυρή, η στήλη τέφρας μπορεί να καταρρεύσει από το βάρος της, έτσι ώστε σχετικά λίγα θειούχα σωματίδια φτάνουν στην ανώτερη ατμόσφαιρα.
Η Paine επισημαίνει: Το φαινόμενο αυτό δεν πρέπει να συγχέεται με αυτό που συνέβη το 1816 κατά το "Έτος Χωρίς Καλοκαίρι." Τότε, η έκρηξη του ηφαιστείου Tambora στην σημερινή Ινδονησία προκάλεσε πτώση της θερμοκρασίας κατά αρκετούς βαθμούς, προκαλώντας όλες τις παγκόσμιες κακές σοδειές και λιμούς. Ο αντίκτυπος όμως διήρκησε μόνο ένα έτος, έως ότου τα σωματίδια τέφρας εξαφανίστηκαν από την ατμόσφαιρα.
Σε σχέση με τις μακροχρόνιες ψυχρές περιόδους, αυτό είναι διαφορετικό. "Τα σωματίδια θείου απλώς βάζουν τον τροχό στο κλίμα σε κίνηση. Αλλά οι επιπτώσεις τους στο γήινο σύστημα διαρκούν δεκαετίες ή ακόμη και αιώνες, πολύ μετά την απομάκρυνση των σωματιδίων από την ατμόσφαιρα."
Προβλέψεις είναι δύσκολες.
Ένα μεγάλο ερώτημα είναι αν μια τέτοια ψυχρή περίοδος που προκαλείται από ηφαίστεια θα μπορούσε να συμβεί στο κοντινό μέλλον. "Στα γεγονότα που εξετάσαμε, το κλίμα βρισκόταν ουσιαστικά σε φυσική κατάσταση," προειδοποιεί η ερευνήτρια. Αυτή τη στιγμή, όμως, βρίσκεται από την ανθρώπινη επίδραση σε μια πρωτοφανή κατάσταση.
Μερικοί ερευνητές πιστεύουν ότι αυτό θα μπορούσε να κάνει το κλίμα πιο ευάλωτο σε γεγονότα όπως οι ηφαιστειακές εκρήξεις. Άλλοι υποστηρίζουν ότι σήμερα μια έκρηξη θα ήταν απλά μια σταγόνα στον ωκεανό, εν μέσω των τεράστιων αλλαγών στην ατμόσφαιρα. "Όσο πιο πολύ αλλάζει το κλίμα μας, τόσο πιο περίπλοκες θα γίνουν οι διαδικασίες," λέει η Paine. "Υπάρχει ακόμα ένα τεράστιο κενό γνώσης που πρέπει να καλυφθεί."