Một mô hình các tảng băng xâm lấn và rút lui trong và giữa các kỷ băng hà đã được chứng minh là phù hợp với một số thông số quỹ đạo nhất định của Trái đất quanh mặt trời, dẫn đến việc các nhà nghiên cứu có thể dự đoán rằng kỷ băng hà tiếp theo sẽ diễn ra sau 10.000 năm nữa.
"Mô hình mà chúng tôi tìm thấy có thể tái tạo được đến mức chúng tôi có thể đưa ra dự đoán chính xác về thời điểm xảy ra từng giai đoạn gian băng trong khoảng một triệu năm trở lại đây và mỗi giai đoạn sẽ kéo dài bao lâu", Stephen Barker thuộc Đại học Cardiff ở Wales, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết trong tuyên bố. "Điều này rất quan trọng vì nó khẳng định rằng các chu kỳ biến đổi khí hậu tự nhiên mà chúng ta quan sát được trên Trái đất trong hàng chục nghìn năm phần lớn là có thể dự đoán được chứ không phải ngẫu nhiên hay hỗn loạn."
Tuy nhiên, đừng vội đội mũ len và quàng khăn ngay, vì những tác động lâu dài của biến đổi khí hậu do con người gây ra có thể ngăn chặn kỷ băng hà tiếp theo xảy ra.
Hành tinh của chúng ta luôn trải qua các chu kỳ ấm và lạnh, kỷ băng hà và thời kỳ gian băng. Các chu kỳ này khá tách biệt với biến đổi khí hậu do con người gây ra, vốn đã được ghi chép đầy đủ, không thể chối cãi và phần lớn lấn át các chu kỳ khí hậu tự nhiên của Trái đất.
Liên quan: Trái đất đã trải qua bao nhiêu kỷ băng hà và con người có thể sống sót qua một kỷ băng hà nào không?
Những chu kỳ tự nhiên đó là do những thay đổi trong ba đặc tính của Trái đất và quỹ đạo của nó quanh mặt trời. Cùng nhau, chúng được gọi là chu kỳ Milankovitch, theo tên nhà vật lý người Serbia đầu thế kỷ 20 Milutin Milankovitch.
Các yếu tố chính trong các chu kỳ này là độ nghiêng của Trái đất, sự tiến động của trục quay và hình dạng quỹ đạo của Trái đất quanh Mặt trời.
Độ nghiêng đề cập đến độ nghiêng của Trái đất. Hãy tưởng tượng vẽ một đường thẳng xuyên qua Trái đất, dọc theo trục quay của nó mà hành tinh này quay quanh đó trong 24 giờ. Góc mà đường này tạo ra với mặt phẳng hoàng đạo, là mặt phẳng của hệ mặt trời mà tất cả các hành tinh quay quanh, là độ nghiêng. Hiện tại, độ nghiêng của Trái đất là 23,4 độ, nhưng trong lịch sử, nó đã thay đổi trong khoảng từ 22,1 đến 24,5 độ sau mỗi khoảng 40.000 năm.
Tuế sai ám chỉ "sự dao động" của trục quay này. Hãy quay lại đường tưởng tượng kéo dài qua trục quay của Trái đất và tưởng tượng chúng ta đang nhìn xuống một trong các cực của Trái đất. Trong chu kỳ khoảng 21.000 năm, chúng ta sẽ thấy đường tưởng tượng đó vẽ ra một vòng tròn. Đây là hiệu ứng tương tự như một con quay lắc lư khi nó quay xung quanh. Tiến động là lý do tại sao Sao Bắc Cực thay đổi theo thời gian. Hiện tại trục quay của Trái Đất hướng về sao Bắc Cực trong chòm sao Ursa Minor, nhưng trong quá khứ, nó đã hướng về các ngôi sao khác nhau và sẽ lại hướng về các ngôi sao khác trong tương lai.
Cuối cùng, hình dạng quỹ đạo của Trái Đất có thể thay đổi đôi chút, từ dài hơn sang ngắn hơn (khoảng cách trung bình của chúng ta với mặt trời không thay đổi). Điều này có thể dẫn đến quỹ đạo Trái Đất tiến động quanh mặt trời. Hiện tại, mùa hè ở bán cầu nam diễn ra khi Trái Đất ở điểm gần mặt trời nhất và mùa hè ở bán cầu bắc diễn ra khi Trái Đất ở xa hơn. Tuy nhiên, điều này thay đổi, với hai chu kỳ là 100.000 và 400.000 năm. Trong tương lai, mùa hè ở bán cầu bắc sẽ diễn ra khi Trái Đất ở gần Mặt Trời hơn, vì độ giãn dài quỹ đạo hay độ lệch tâm của Trái Đất thay đổi.
Tất cả các chu kỳ Milankovitch đều do tác động hấp dẫn kết hợp của Mặt Trời, Sao Mộc và ở mức độ thấp hơn là các hành tinh khác tác động lên Trái Đất gây ra. Việc các chu kỳ Milankovitch gây ra những biến đổi khí hậu không phải là điều gây tranh cãi, nhưng việc khớp các tác động cụ thể với các thời kỳ băng hà hoặc sự khởi đầu của các thời kỳ gian băng là rất khó khăn vì khó có thể xác định chính xác thời điểm những điều này xảy ra trong hồ sơ địa chất kéo dài hàng triệu năm.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã mô hình hóa hồ sơ hàng triệu năm về các tảng băng và nhiệt độ đại dương sâu với độ chính xác đủ tốt để bắt đầu khớp chúng với các giai đoạn cụ thể trong các chu kỳ Milankovitch.
"Chúng tôi đã tìm thấy một mô hình có thể dự đoán được trong hàng triệu năm qua về thời điểm khí hậu Trái Đất thay đổi giữa 'kỷ băng hà' băng hà và các thời kỳ ấm áp nhẹ như ngày nay, được gọi là thời kỳ gian băng", nhà cổ khí hậu học Lorraine Lisiecki, giáo sư tại Đại học California, Santa Barbara và là thành viên nhóm của Barker, cho biết.
"Chúng tôi rất ngạc nhiên khi tìm thấy dấu ấn rõ ràng như vậy về các thông số quỹ đạo khác nhau trên hồ sơ khí hậu", Barker cho biết. "Thật khó tin khi chưa từng thấy mô hình này trước đây."
Cụ thể, họ phát hiện ra rằng sự kết thúc của bất kỳ kỷ băng hà nào, kỷ băng hà gần đây nhất là 11.700 năm trước, là do sự kết hợp của những thay đổi trong quá trình tiến động của trục Trái Đất, ảnh hưởng đến nhiệt độ mùa hè cao nhất ở bán cầu bắc, và sự thay đổi về độ nghiêng, ảnh hưởng đến tổng năng lượng mặt trời nhận được ở vĩ độ cao.
Họ cũng phát hiện ra rằng độ nghiêng dường như là động lực duy nhất thúc đẩy một kỷ băng hà mới bắt đầu.
Với kiến thức này, nhóm của Barker đã dự đoán rằng kỷ băng hà tiếp theo thường sẽ diễn ra sau 10.000 năm nữa.
Liên quan: Một đám mây giữa các vì sao có thể đã gây ra kỷ băng hà trên Trái Đất. Đây là cách
Các bài viết liên quan:
— Trái đất nóng lên của chúng ta: NASA cho biết năm 2024 là năm nóng nhất trong lịch sử
— Biến đổi khí hậu: Nguyên nhân và tác động
— Chúng ta có thể đã trải qua 16 năm trong một sự kiện 'chấm dứt' do khí mê-tan gây ra đủ quan trọng để chấm dứt một kỷ băng hà
Tuy nhiên, tác động của biến đổi khí hậu do con người gây ra sẽ kéo dài đến mức chúng có thể ngăn chặn kỷ băng hà tiếp theo xảy ra.
"Sự chuyển đổi như vậy sang trạng thái băng hà trong 10.000 năm nữa là rất khó xảy ra vì lượng khí thải carbon dioxide của con người vào khí quyển đã làm chệch hướng khí hậu khỏi quá trình tự nhiên của nó, với những tác động dài hạn hơn vào tương lai", Gregor Knorr thuộc Trung tâm nghiên cứu Helmholtz về cực và biển tại Đức cho biết.
Tính có thể dự đoán được của mô hình mà nhóm của Barker tìm thấy cho phép họ tạo ra một đường cơ sở về cách khí hậu dài hạn của Trái đất sẽ diễn ra trong 20.000 năm tới nếu khí thải nhà kính do con người tạo ra không phải là một yếu tố. Bước tiếp theo là xem xét cách biến đổi khí hậu do con người tạo ra đang đi chệch khỏi đường cơ sở đó như thế nào để có thể định lượng tốt hơn các tác động của sự nóng lên toàn cầu do công nghiệp trong tương lai xa.
"Bây giờ chúng ta đã biết rằng khí hậu phần lớn có thể dự đoán được trong những khoảng thời gian dài này, chúng ta thực sự có thể sử dụng những thay đổi trong quá khứ để thông báo cho chúng ta về những gì có thể xảy ra trong tương lai", Barker cho biết. "Điều này rất quan trọng để đưa ra những quyết định sáng suốt hơn về lượng khí thải nhà kính mà chúng ta đưa ra hiện nay, điều này sẽ quyết định những thay đổi về khí hậu trong tương lai."
Những phát hiện này đã được công bố vào ngày 28 tháng 2 trên tạp chí Khoa học.
"Mô hình mà chúng tôi tìm thấy có thể tái tạo được đến mức chúng tôi có thể đưa ra dự đoán chính xác về thời điểm xảy ra từng giai đoạn gian băng trong khoảng một triệu năm trở lại đây và mỗi giai đoạn sẽ kéo dài bao lâu", Stephen Barker thuộc Đại học Cardiff ở Wales, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết trong tuyên bố. "Điều này rất quan trọng vì nó khẳng định rằng các chu kỳ biến đổi khí hậu tự nhiên mà chúng ta quan sát được trên Trái đất trong hàng chục nghìn năm phần lớn là có thể dự đoán được chứ không phải ngẫu nhiên hay hỗn loạn."
Tuy nhiên, đừng vội đội mũ len và quàng khăn ngay, vì những tác động lâu dài của biến đổi khí hậu do con người gây ra có thể ngăn chặn kỷ băng hà tiếp theo xảy ra.
Hành tinh của chúng ta luôn trải qua các chu kỳ ấm và lạnh, kỷ băng hà và thời kỳ gian băng. Các chu kỳ này khá tách biệt với biến đổi khí hậu do con người gây ra, vốn đã được ghi chép đầy đủ, không thể chối cãi và phần lớn lấn át các chu kỳ khí hậu tự nhiên của Trái đất.
Liên quan: Trái đất đã trải qua bao nhiêu kỷ băng hà và con người có thể sống sót qua một kỷ băng hà nào không?
Những chu kỳ tự nhiên đó là do những thay đổi trong ba đặc tính của Trái đất và quỹ đạo của nó quanh mặt trời. Cùng nhau, chúng được gọi là chu kỳ Milankovitch, theo tên nhà vật lý người Serbia đầu thế kỷ 20 Milutin Milankovitch.
Các yếu tố chính trong các chu kỳ này là độ nghiêng của Trái đất, sự tiến động của trục quay và hình dạng quỹ đạo của Trái đất quanh Mặt trời.
Độ nghiêng đề cập đến độ nghiêng của Trái đất. Hãy tưởng tượng vẽ một đường thẳng xuyên qua Trái đất, dọc theo trục quay của nó mà hành tinh này quay quanh đó trong 24 giờ. Góc mà đường này tạo ra với mặt phẳng hoàng đạo, là mặt phẳng của hệ mặt trời mà tất cả các hành tinh quay quanh, là độ nghiêng. Hiện tại, độ nghiêng của Trái đất là 23,4 độ, nhưng trong lịch sử, nó đã thay đổi trong khoảng từ 22,1 đến 24,5 độ sau mỗi khoảng 40.000 năm.
Tuế sai ám chỉ "sự dao động" của trục quay này. Hãy quay lại đường tưởng tượng kéo dài qua trục quay của Trái đất và tưởng tượng chúng ta đang nhìn xuống một trong các cực của Trái đất. Trong chu kỳ khoảng 21.000 năm, chúng ta sẽ thấy đường tưởng tượng đó vẽ ra một vòng tròn. Đây là hiệu ứng tương tự như một con quay lắc lư khi nó quay xung quanh. Tiến động là lý do tại sao Sao Bắc Cực thay đổi theo thời gian. Hiện tại trục quay của Trái Đất hướng về sao Bắc Cực trong chòm sao Ursa Minor, nhưng trong quá khứ, nó đã hướng về các ngôi sao khác nhau và sẽ lại hướng về các ngôi sao khác trong tương lai.
Cuối cùng, hình dạng quỹ đạo của Trái Đất có thể thay đổi đôi chút, từ dài hơn sang ngắn hơn (khoảng cách trung bình của chúng ta với mặt trời không thay đổi). Điều này có thể dẫn đến quỹ đạo Trái Đất tiến động quanh mặt trời. Hiện tại, mùa hè ở bán cầu nam diễn ra khi Trái Đất ở điểm gần mặt trời nhất và mùa hè ở bán cầu bắc diễn ra khi Trái Đất ở xa hơn. Tuy nhiên, điều này thay đổi, với hai chu kỳ là 100.000 và 400.000 năm. Trong tương lai, mùa hè ở bán cầu bắc sẽ diễn ra khi Trái Đất ở gần Mặt Trời hơn, vì độ giãn dài quỹ đạo hay độ lệch tâm của Trái Đất thay đổi.
Tất cả các chu kỳ Milankovitch đều do tác động hấp dẫn kết hợp của Mặt Trời, Sao Mộc và ở mức độ thấp hơn là các hành tinh khác tác động lên Trái Đất gây ra. Việc các chu kỳ Milankovitch gây ra những biến đổi khí hậu không phải là điều gây tranh cãi, nhưng việc khớp các tác động cụ thể với các thời kỳ băng hà hoặc sự khởi đầu của các thời kỳ gian băng là rất khó khăn vì khó có thể xác định chính xác thời điểm những điều này xảy ra trong hồ sơ địa chất kéo dài hàng triệu năm.
Tuy nhiên, nghiên cứu mới đã mô hình hóa hồ sơ hàng triệu năm về các tảng băng và nhiệt độ đại dương sâu với độ chính xác đủ tốt để bắt đầu khớp chúng với các giai đoạn cụ thể trong các chu kỳ Milankovitch.
"Chúng tôi đã tìm thấy một mô hình có thể dự đoán được trong hàng triệu năm qua về thời điểm khí hậu Trái Đất thay đổi giữa 'kỷ băng hà' băng hà và các thời kỳ ấm áp nhẹ như ngày nay, được gọi là thời kỳ gian băng", nhà cổ khí hậu học Lorraine Lisiecki, giáo sư tại Đại học California, Santa Barbara và là thành viên nhóm của Barker, cho biết.
"Chúng tôi rất ngạc nhiên khi tìm thấy dấu ấn rõ ràng như vậy về các thông số quỹ đạo khác nhau trên hồ sơ khí hậu", Barker cho biết. "Thật khó tin khi chưa từng thấy mô hình này trước đây."
Cụ thể, họ phát hiện ra rằng sự kết thúc của bất kỳ kỷ băng hà nào, kỷ băng hà gần đây nhất là 11.700 năm trước, là do sự kết hợp của những thay đổi trong quá trình tiến động của trục Trái Đất, ảnh hưởng đến nhiệt độ mùa hè cao nhất ở bán cầu bắc, và sự thay đổi về độ nghiêng, ảnh hưởng đến tổng năng lượng mặt trời nhận được ở vĩ độ cao.
Họ cũng phát hiện ra rằng độ nghiêng dường như là động lực duy nhất thúc đẩy một kỷ băng hà mới bắt đầu.
Với kiến thức này, nhóm của Barker đã dự đoán rằng kỷ băng hà tiếp theo thường sẽ diễn ra sau 10.000 năm nữa.
Liên quan: Một đám mây giữa các vì sao có thể đã gây ra kỷ băng hà trên Trái Đất. Đây là cách
Các bài viết liên quan:
— Trái đất nóng lên của chúng ta: NASA cho biết năm 2024 là năm nóng nhất trong lịch sử
— Biến đổi khí hậu: Nguyên nhân và tác động
— Chúng ta có thể đã trải qua 16 năm trong một sự kiện 'chấm dứt' do khí mê-tan gây ra đủ quan trọng để chấm dứt một kỷ băng hà
Tuy nhiên, tác động của biến đổi khí hậu do con người gây ra sẽ kéo dài đến mức chúng có thể ngăn chặn kỷ băng hà tiếp theo xảy ra.
"Sự chuyển đổi như vậy sang trạng thái băng hà trong 10.000 năm nữa là rất khó xảy ra vì lượng khí thải carbon dioxide của con người vào khí quyển đã làm chệch hướng khí hậu khỏi quá trình tự nhiên của nó, với những tác động dài hạn hơn vào tương lai", Gregor Knorr thuộc Trung tâm nghiên cứu Helmholtz về cực và biển tại Đức cho biết.
Tính có thể dự đoán được của mô hình mà nhóm của Barker tìm thấy cho phép họ tạo ra một đường cơ sở về cách khí hậu dài hạn của Trái đất sẽ diễn ra trong 20.000 năm tới nếu khí thải nhà kính do con người tạo ra không phải là một yếu tố. Bước tiếp theo là xem xét cách biến đổi khí hậu do con người tạo ra đang đi chệch khỏi đường cơ sở đó như thế nào để có thể định lượng tốt hơn các tác động của sự nóng lên toàn cầu do công nghiệp trong tương lai xa.
"Bây giờ chúng ta đã biết rằng khí hậu phần lớn có thể dự đoán được trong những khoảng thời gian dài này, chúng ta thực sự có thể sử dụng những thay đổi trong quá khứ để thông báo cho chúng ta về những gì có thể xảy ra trong tương lai", Barker cho biết. "Điều này rất quan trọng để đưa ra những quyết định sáng suốt hơn về lượng khí thải nhà kính mà chúng ta đưa ra hiện nay, điều này sẽ quyết định những thay đổi về khí hậu trong tương lai."
Những phát hiện này đã được công bố vào ngày 28 tháng 2 trên tạp chí Khoa học.
