Se for deg Chicago-skyline. Tenk deg det under nesten 3 mil is. Slik så landskapet ut på toppen av den siste istiden.
I omfanget av jordas nylige geologiske historie, ville dette ikke vært et så uvanlig syn. I løpet av de siste 2,6 millioner årene (eller det som er kjent som den kvartære perioden) har planeten gjennomgått mer enn 50 istider, med varmere interglaciale perioder imellom.
Men hva får isark og breer til å utvide seg med jevne mellomrom? Istidene drives av et sammensatt, sammenkoblet sett med faktorer, som involverer Jordas posisjon i solsystemet og mer lokale påvirkninger, som karbondioksidnivåer. Forskere prøver fortsatt å forstå hvordan dette systemet fungerer, spesielt fordi menneskeskapte klimaendringer kan ha brutt syklusen permanent.
Det var først for noen hundre år siden at forskere begynte å gjenkjenne antydninger til dypfrysing fra fortiden. På midten av 1800-tallet dokumenterte den sveitsisk-amerikanske naturforskeren Louis Agassiz merkene som isbreene hadde etterlatt på jorden, for eksempel uteliggende steiner og gigantiske hauger med rusk, kjent som morainer, som han mistenkte at gamle isbreer hadde båret og presset over lange avstander.
På slutten av 1800-tallet hadde forskere navngitt fire istider som skjedde under Pleistocene-epoken, som varte fra omtrent 2,6 millioner år siden til rundt 11 700 år siden. Imidlertid var det først tiår senere at forskere innså at disse kalde periodene kom med mye mer regelmessighet.
Et stort gjennombrudd i forståelsen av istidssykluser kom på 1940-tallet, da den serbiske astrofysikeren Milutin Milankovitch foreslo det som ble kjent som Milankovitch-syklusene, innsikt i jordens bevegelse som fremdeles brukes til å forklare klimavariasjon i dag.
Milankovitch skisserte tre hovedmåter Jordens bane varierer med hensyn til sola, fortalte Mark Maslin, professor i paleoclimatology ved University College London, til Live Science. Disse faktorene avgjør hvor mye solstråling (med andre ord varme) når planeten.
For det første er det den eksentriske formen til jordens bane rundt solen, som varierer fra nesten sirkulær til elliptisk på en 96 000 år lang syklus. "Årsaken til at den har den bulingen er fordi Jupiter, som er 4% av massen til solsystemet vårt, har en sterk gravitasjonseffekt, som forskyver jordens bane ut og deretter tilbake," forklarte Maslin.
For det andre er det vippa på jorden, som er grunnen til at vi har årstider. Den skråstillede aksen for jordens rotasjon betyr at den ene halvkule alltid lener seg bort fra solen (forårsaker vinter), mens den andre lener seg mot solen (forårsaker sommer). Vinkelen på denne vippa varierer på en syklus på rundt 41 000 år, noe som endrer hvor ekstreme årstidene er, sa Maslin. "Hvis er mer oppreist, så vil selvfølgelig somrene være mindre varme og vinteren kommer til å bli litt mindre kald."
For det tredje er det slingring av jordas skrå akse, som beveger seg som om det var en spinnende topp. "Det som skjer er at jordens vinkelmoment som går veldig raskt og rundt en gang om dagen får også aksen til å vingle rundt," sa Maslin. Den vinglingen skjer på en 20 000 år lang syklus.
Milankovitch identifiserte at forholdene i bane for kjølige somre var spesielt viktige forløpere til istiden. "Du kommer alltid til å ha is om vinteren," sa Maslin. "For å bygge en istid, må du ha noe av den isen til å overleve gjennom sommeren."
Men for å gå over i en istid, er orbitalfenomener alene ikke nok. Den faktiske årsaken til en istid er den grunnleggende tilbakemeldingen i klimasystemet, sa Maslin. Forskere driller fortsatt fra hverandre hvordan ulike miljøfaktorer påvirker isdannelse og nedbryting, men nyere forskning har antydet at klimagassnivået i atmosfæren spiller en viktig rolle.
For eksempel har forskere ved Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) i Tyskland vist at utbruddet av tidligere istid hovedsakelig ble utløst av reduksjon i karbondioksid og at den dramatiske økningen av karbondioksid i atmosfæren på grunn av menneskelig- forårsaket utslipp, har sannsynligvis undertrykt begynnelsen av neste istid i opptil 100 000 år.
"Som ingen annen styrke på planeten, har istider formet det globale miljøet og derved bestemt utviklingen av den menneskelige sivilisasjonen," sa Hans Joachim Schellnhuber, daværende direktør for PIK og en medforfatter av en av disse studiene, i en uttalelse i 2016. "For eksempel skylder vi vår fruktbare jord til den siste istiden som også skar ut dagens landskap, og etterlater breer og elver, danner fjorder, morener og innsjøer. I dag er det imidlertid menneskeheten med utslippene fra brennende fossile brensler som bestemmer den fremtidige utviklingen av planeten. "
