所谓冰期,是指地球历史上大规模的寒冷时期?在这个时期里,不仅地球的两极和高山顶上有冰川分布,就是一些纬度较低的温带地区和低矮山岭上,也分布着许多冰川?地球的历史告诉我们,全球各地在地质历史中曾发生过3次大冰期,即震旦纪冰期?石炭纪?二叠纪冰期和第四纪冰期?而每次大冰期又是由许多小冰期组成的?最近的一次大冰期是70万年前开始的,至今已发生过7次小冰期,每次持续时间为9万年之久,而两次冰期之间总是伴随着大约1万年的温暖的间冰期?
科学家们推测第七次冰期在2万年前已结束,我们目前正生活在第七次温暖的间冰期末尾,再过5000年,我们居住的地球又将进入一次小冰期,那时整个地球将重新银装素裹,全球的每个人都会生活在类似今天南极的冰天雪地之中?
面对这一预言,人们难免会问:为什么地球上会出现寒冷的冰期呢?对此,科学家提出了许多假说予以解释?
首先进行推测的是德国地质学家希辛格尔?他在1831年提出,第四纪冰期的出现与第三纪的造山运动有关?后人发展了他的观点,认为冰期的发生是由于造山运动所造成的海陆分布不同?在造山运动以后,地球上出现了一些高耸的大山,为山岳冰川的形成创造了条件?山的升高和冰雪堆积的增厚,还使山区附近的气候发生变化,气温下降,并逐渐扩展影响到全球,使整个地球的平均温度下降,导致冰期出现?反之,当造山运动平静后,山地受到侵蚀,高度不断降低,海水有可能浸入大陆上被削平的低洼地区,使其成为浅海?因为海水的热容量较大,能贮存较多的热量,所以当海洋面积扩大并积蓄较多热量之后,气候开始逐渐转暖,出现了间冰期?一旦造山作用重新发生,山脉再次升高,冰期便又重新来到?
但是人们很快发现,造山运动剧烈的时期与冰期并不完全吻合?
1896年,瑞典地球物理学家阿列尼乌斯,提出了植物可能是产生冰期的祸首?他认为空气中二氧化碳增加到现在含量(0.03%)的2~3倍时,地球的年平均温度就会升高8℃~9℃?据此可以解释第三纪的温暖气候?温暖的气候和二氧化碳含量的高浓度,促使植物大量繁殖?但是,植物大量繁殖的结果,又使二氧化碳大量消耗,使其在空气中所占的比例下降?当它降低到现在含量的一半时,就会使地球的年平均温度下降4℃~5℃,足以导致中?高纬度地区广泛发育冰川,产生冰期?冰期的出现又会减缓植物生长,从而使二氧化碳的含量逐渐恢复正常?于是气温又逐渐升高,冰川消退,出现间冰期,植物又开始繁盛起来,为另一次冰期到来准备了条件?
但是,历史上植物十分茂盛时期之后,并没有出现冰期,相反在6℃~7亿年前的古代,生物运动没有现在繁盛,却有震旦纪大冰川的出现?因此上述说法缺乏充分依据?
为了弥补这一说法的不足,有人提出了尘幔说,认为是由于地球上火山的猛烈喷发,大量的火山灰尘给地球撑起了一把尘埃大伞,张起了一道尘幔,于是,阳光就再也照不到地球上了,冰期由此而生?然而,造山运动也是火山极盛时期,但并不是每次造山运动后都有冰期接踵而来?
1920年,南斯拉夫塞尔维亚的天体物理学家米兰柯维奇提出了天文说,认为地球上所以有周期性的冷暖变化,根本原因在于地表受到的太阳光照不均匀,而造成受热不均匀,无非是地轴的偏斜,地球的颤动以及地球本身是椭圆的,在围绕太阳转动时有近日点和远日点之差……
目前这一天文假说成为当前最受拥护的冰期成因假说?但这一假说也并非完美无缺,它充其量只能解释一个大冰期中的冰期与间冰期的交替,而没能回答整个大冰期产生的原因?
近年来,在探索冰期形成机制的各种理论中,又出现了一个新的假说,认为,地球冰期的发生与太阳带领它的家族通过银河旋臂的时间有关?
我们的银河系是一个漩涡状星系,它具有4条旋臂?根据星系旋臂形成假说,太阳及其家族在绕银河系核旋转时,每隔2亿多年就要通过一次旋臂,而在旋臂里星际物质比较密集?因此有人认为,当太阳通过旋臂时,大量星际尘埃的存在使星际空间的透明度减少?太阳辐射出来的光和热受到星际尘埃的反射和折射,到达地球表面的能量有明显的削弱,就使地球的年平均温度下降,冰期发生?这一理论的重要证据是地球上3次大冰期发生的间隔时期,正好与通过旋臂的时间吻合?
但是,旋臂附近的星际空间是否果真有那么多星际尘埃,却是令人怀疑的?而且这一假说是建立在另一假说的基础上的?
因此,尽管人们长期以来不断地探讨冰期的成因,也有了许多科学假说,但这仍然是悬而未决的地质之谜?