想象一下芝加哥的天際線，在將近3公里的冰層下，這就是上一個冰河時代頂峰時的風(fēng)景。在地球近代地質(zhì)歷史范圍內(nèi)，這不會是如此不同尋常的景象。在過去的260萬年(或者說所謂的第四紀(jì)時期)，地球經(jīng)歷了50多個冰期，其間有更溫暖的間冰期。

但是什么導(dǎo)致冰蓋和冰川周期性膨脹呢？冰期是由一系列復(fù)雜、相互關(guān)聯(lián)的因素驅(qū)動，包括地球在太陽系中的位置以及更多局部影響，如二氧化碳水平，科學(xué)家們?nèi)栽谠噲D了解這個系統(tǒng)是如何工作的。

特別是因為人類導(dǎo)致的氣候變化可能永久性地打破了這個循環(huán)。直到幾個世紀(jì)前，科學(xué)家才開始識別過去深冰凍的跡象。19世紀(jì)中葉，瑞士裔美國博物學(xué)家路易斯·阿加西(Louis Agassiz)記錄下了冰川在地球上留下的痕跡，比如不合常理的巖石和被稱為冰凍的巨大碎片堆，他懷疑古代冰川攜帶并推動了很長一段距離。

到19世紀(jì)末，科學(xué)家們已經(jīng)確定命名了四個發(fā)生在更新世時期的冰河時代，從大約260萬年前一直持續(xù)到大約11700年前。然而，直到幾十年后，研究人員才意識到這些寒冷時期的到來，有更多的規(guī)律性。

對冰河時代周期的理解上，一個重大突破出現(xiàn)在20世紀(jì)40年代，當(dāng)時塞爾維亞天體物理學(xué)家米盧廷·米蘭科維奇提出了后來被稱為米蘭科維奇周期的理論，這是對地球運動的洞察，至今仍被用來解釋氣候變化。

倫敦大學(xué)學(xué)院古氣候?qū)W教授馬克·馬斯林(Mark Maslin)解釋說：米蘭科維奇概述了地球軌道相對于太陽變化的三種主要方式。這些因素決定了有多少太陽輻射(熱量)到達(dá)地球。首先，地球繞太陽運行的軌道呈偏心形狀，從近圓形到橢圓形，周期為96000年，之所以會有這樣的凸起，是因為木星占我們太陽系質(zhì)量的4%，

具有強大的引力效應(yīng)，這會使地球的軌道向外移動，然后又回到原地球軌道。第二，地球的傾斜，這就是地球有季節(jié)的原因。地球自轉(zhuǎn)的傾斜軸意味著一個半球總是遠(yuǎn)離太陽(導(dǎo)致冬季)，而另一個半球則傾向于太陽(導(dǎo)致夏季)。

這種傾斜角度以大約41000年的周期變化，這改變了季節(jié)的極端程度。如果(軸線)更直立，那么夏季當(dāng)然會變得不那么暖和，冬天也會變得不那么寒冷。第三，地球傾斜軸的擺動，地球的運動就像一個旋轉(zhuǎn)陀螺。

發(fā)生的情況是，地球的角動量一天一圈又一圈地快速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致軸線也在擺動，這種擺動發(fā)生在20000年的周期中。涼爽夏季軌道條件是冰河時代特別重要的前兆，冬天總是會有冰，為了建立一個冰河時代，需要讓一些冰塊在夏天保存下來。

但是，要過渡到冰河時代，僅有軌道現(xiàn)象是不夠的。冰河時代的實際原因是氣候系統(tǒng)中的基本反饋，科學(xué)家們?nèi)栽趯ふ腋鞣N環(huán)境因素如何影響冰川和冰川消融，但現(xiàn)在新的研究表明，大氣中的溫室氣體水平起著重要作用。

例如，德國波茨坦氣候影響研究所的科學(xué)家已經(jīng)表明，過去冰河時期的爆發(fā)主要是由二氧化碳的減少引發(fā)，由于人類造成的排放，大氣中二氧化碳的急劇增加，可能已經(jīng)抑制了下一個冰河時代的開始，長達(dá)10萬年。

與地球上其他任何力量不同，冰河時代塑造了全球環(huán)境，從而決定了人類文明的發(fā)展，例如，我們把肥沃的土壤歸功于最后一個冰河時代，它也塑造了今天的景觀，留下了冰川和河流，形成了峽灣、冰河和湖泊。然而，今天決定地球未來發(fā)展的是人類燃燒化石燃料所產(chǎn)生的各種排放。