Forestil dig Chicago-skyline. Forestil dig det nu under næsten 2 mil is. Sådan så landskabet ud på toppen af den sidste istid.
I omfanget af Jordens nylige geologiske historie ville dette ikke have været et så usædvanligt syn. I de sidste 2,6 millioner år (eller hvad der er kendt som den kvartære periode) har planeten gennemgået mere end 50 istiden, med varmere interglaciale perioder imellem.
Men hvad får isflader og gletsjere til at udvide sig med jævne mellemrum? Istider er drevet af et komplekst, sammenkoblet sæt af faktorer, der involverer Jordens position i solsystemet og mere lokale påvirkninger, såsom kuldioxidniveauer. Forskere forsøger stadig at forstå, hvordan dette system fungerer, især fordi menneskeskabte klimaændringer kan have brudt cyklussen permanent.
Først for et par århundreder siden begyndte forskere at genkende antydninger til dyb frysning i fortiden. I midten af det 19. århundrede dokumenterede den schweizisk-amerikanske naturforsker Louis Agassiz de mærker, som gletsjere havde efterladt på Jorden, såsom forældede klipper og gigantiske bunker af snavs, kendt som moræner, som han mistænkte for at gamle gletschere havde båret og skubbet over lange afstande.
Ved udgangen af det 19. århundrede havde forskerne navngivet fire istider, der opstod i løbet af Pleistocene Epok, som varede fra omkring 2,6 millioner år siden indtil for ca. 11.700 år siden. Det var dog først årtier senere, at forskerne indså, at disse kolde perioder kom med meget mere regelmæssighed.
Et stort gennembrud i forståelsen af istiden cyklusser kom i 1940'erne, da den serbiske astrofysiker Milutin Milankovitch foreslog det, der blev kendt som Milankovitch-cyklusserne, indsigt i Jordens bevægelse, der stadig bruges til at forklare klimavariationen i dag.
Milankovitch skitserede tre hovedmåder, hvordan Jordens bane varierer med hensyn til solen, fortalte Mark Maslin, professor i paleoclimatology ved University College London, til Live Science. Disse faktorer bestemmer, hvor meget solstråling (med andre ord varme) når kloden.
For det første er der den excentriske form på Jordens bane rundt om solen, der varierer fra næsten cirkulær til elliptisk på en 96.000-årig cyklus. "Årsagen til, at det har denne bule, er fordi Jupiter, der er 4% af massen af vores solsystem, har en stærk gravitationseffekt, der forskyder jordens bane ud og derefter tilbage," forklarede Maslin.
For det andet er der Jordens hældning, hvilket er grunden til, at vi har sæsoner. Den vippede akse med jordens rotation betyder, at den ene halvkugle altid læner sig væk fra solen (forårsager vinter), mens den anden læner sig mod solen (forårsager sommer). Vinklen på denne hældning varierer på en cyklus på ca. 41.000 år, hvilket ændrer hvor ekstreme årstiderne er, sagde Maslin. "Hvis det er mere opretstående, bliver selvfølgelig somrene mindre varme, og vinteren bliver lidt mindre kold."
For det tredje er der slingring af Jordens vippede akse, der bevæger sig som om det var en spindeltop. "Hvad der sker er, at jordens vinkelmoment, der går meget hurtigt rundt og rundt en gang om dagen, får aksen til at vingle rundt også," sagde Maslin. Denne slingring forekommer på en 20.000-årig cyklus.
Milankovitch identificerede, at orbitalforholdene for kølige somre var særligt vigtige forløbere for istiden. "Du vil altid have is om vinteren," sagde Maslin. "For at opbygge en istid, skal du have noget af den is til at overleve gennem sommeren."
Men til overgang til en istid er orbitalfænomener alene ikke nok. Den faktiske årsag til en istid er den grundlæggende feedback i klimasystemet, sagde Maslin. Forskere driller stadig fra hinanden, hvordan forskellige miljøfaktorer påvirker glaciation og nedbrydning, men nyere forskning har antydet, at drivhusgasniveauer i atmosfæren spiller en vigtig rolle.
For eksempel har videnskabsmænd ved Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) i Tyskland vist, at begyndelsen af fortidens istid hovedsageligt blev udløst af fald i kuldioxid og at den dramatiske stigning i kuldioxid i atmosfæren på grund af menneskelige- forårsaget emissioner, har sandsynligvis undertrykt begyndelsen af den næste istid i op til 100.000 år.
"Som ingen anden styrke på planeten har istidene formet det globale miljø og derved bestemt udviklingen af den menneskelige civilisation," sagde Hans Joachim Schellnhuber, daværende direktør for PIK og en medforfatter til en af disse undersøgelser, i en erklæring i 2016. ”For eksempel skylder vi vores frugtbare jord til den sidste istid, der også udskåret dagens landskaber og efterlader gletsjere og floder bagved, der danner fjorde, moræner og søer. I dag er det imidlertid menneskeheden med sine emissioner fra forbrænding af fossile brændstoffer der bestemmer den fremtidige udvikling af planeten. "
