Команда дослідників, включаючи кліматологів і астронома, використала вдосконалену комп’ютерну модель, щоб відтворити цикли льодовикового періоду, які відбувалися між 1,6 і 1,2 мільйона років тому. Отримані дані показують, що на льодовикові періоди в основному впливали астрономічні сили зовсім іншим чином, ніж це відбувається зараз. Ця інформація сприятиме більш повному розумінню льодовикових покривів і клімату Землі в минулому, теперішньому та майбутньому.
На повільні поступові зміни орбіти Землі навколо Сонця та орієнтації осі її обертання впливають сили тяжіння Сонця, Місяця та інших планет. Ці астрономічні фактори впливають на навколишнє середовище Землі, змінюючи розподіл сонячного світла та відмінності між порами року. Особливо льодовикові покриви дуже чутливі до цих зовнішніх сил, що призводить до циклів льодовикових і міжльодовикових періодів.
Сучасний льодовиково-міжльодовиковий цикл має період близько 100 тис. років. Однак льодовиковий цикл у ранньому плейстоцені (приблизно 800 000 років тому) змінювався швидше, з циклом приблизно 40 000 років. Вважалося, що за цю зміну відповідальні зовнішні астрономічні сили, але деталі механізму не зрозумілі. В останні роки з’явилася можливість більш детально дослідити роль астрономічних сил завдяки уточненню геологічних даних і розвитку теоретичних досліджень.
Команда під керівництвом Ясуто Ватанабе з Токійського університету зосередилася на епосі раннього плейстоцену від 1,6 до 1,2 мільйона років тому, використовуючи вдосконалену кліматичну комп’ютерну модель. У цих симуляціях розглядаються астрономічні сили, засновані на сучасній найсучаснішій теорії. Велике чисельне моделювання в цьому дослідженні добре відтворює льодовиковий цикл 40 000 років раннього плейстоцену, як вказують дані геологічних записів.
Аналізуючи результати моделювання, команда виявила три факти про механізми, за допомогою яких астрономічні сили викликали зміни клімату в ті часи. (1) Льодовиковий цикл визначається невеликими відмінностями в амплітуді зміни орієнтації осі обертання та орбіти Землі. (2) Час деглаціації визначається в основному положенням літнього сонцестояння на орбіті, яка знаходиться в перигелії, а не тільки ефектом періодичної зміни нахилу осі Землі. (3) Час зміни орієнтації осі обертання та положення літнього сонцестояння на його орбіті визначає тривалість міжльодовикового періоду.
«У міру того, як з’являються геологічні дані давніх часів, стає зрозуміло, що на Землі був інший кліматичний режим, ніж сьогодні. Ми повинні мати інше розуміння ролі астрономічного впливу в далекому минулому», — каже Такаші Іто з Національної астрономічної обсерваторії Японії, член цієї дослідницької групи, який очолював дискусію про астрономічні зовнішні сили.
«Чисельне моделювання, виконане в цьому дослідженні, не тільки добре відтворює плейстоценовий льодовиково-міжльодовиковий цикл, але й успішно пояснює складні ефекти того, як астрономічний вплив керував циклом у той час. Ми можемо розглядати цю роботу як відправну точку для вивчення льодовикових циклів за межами сучасної Землі».