Jelenleg a Föld harmadik légkörében élünk. A bolygó keletkezése idején létező ősi atmoszféra döntően ugyanazokból a gázokból állt, amelyek a Napot is alkotják, hidrogénből és héliumból. Ez az ősi légkör 4,6-tól 4 milliárd évig létezett, ám a bolygó gravitációja végül nem tudta megtartani ezeket a könnyű gázokat. A második atmoszféra kialakulását alapvetően a vulkáni tevékenységek táplálták 4 milliárd évtől 2,5 milliárd évig. Ebben az időben a légkör meghatározó gázai a szén-dioxid (CO₂), a vízgőz, a metán (CH₄) és az ammónia (NH₃) voltak, kisebb mértékben jelen volt még a nitrogén (N₂) és a kén-dioxid (SO₂) is. A Föld harmadik légkörét a fotoszintetizáló baktériumok és növények hozták létre. Az átbillenési időszakot az úgynevezett „nagy oxidációs esemény” (Great Oxidation Event) jelentette 2,4 milliárd éve, amely során megindult az oxigén gyors feldúsulása a légkörben. Fontos ugyanakkor megjegyeznünk, hogy az oxigén a jelenkorihoz közelítő szintet csak hozzávetőlegesen a 800 millió és 600 millió év közötti időszakban érte el. Ekkor stabilizálódott a két meghatározó jelentőségű gáz, a nitrogén (N₂) és az oxigén (O₂) szintje 78 és 21% körül.
Albrecht Penck (1858-1945) német geológus és klimatológus határozta meg elsőként a nemzetközi szakirodalomban a jégkorszak fogalmát. Penck megfogalmazása szerint a jégkorszak a Föld történetének egy olyan időszaka, amikor a sarkvidéki és a magashegységi területeket jég borítja, és ennek a jégtakarónak meghatározó szerepe van a Föld klímájának az alakításában.
Az első ismert jégkorszak a Huron eljegesedés volt 2,4-2,1 milliárd éve, a geológusok a kialakulását összefüggésbe hozzák az úgynevezett nagy oxidációs eseménnyel, ami az oxigén alapú légkör kialakulásának a meghatározó jelentőségű fordulópontja volt. A kialakulásában fontos szerepe volt a széndioxid-szint csökkenésének és ezáltal az üvegházhatás gyengülésének.
A második Cryogén-jégkorszak, vagy más néven a „hógolyó Föld” időszaka 720 és 635 millió év között, amelynek idején a bolygó teljes felületét hó és jég borította elképesztően megnövelve ezáltal a földfelszín fényvisszaverő képességét. A hógolyó Föld állapotot végül vulkánkitörések sorozata, illetve a széndioxid légkörben történő feldúsulása által előidézett felmelegedés zárta le.
A harmadik nagy eljegesedés, az Andok-szaharai jégkorszak az előzőekhez képest igen rövid ideig, mindössze 30 millió évig tartott, viszont a lehűlés igen intenzív volt 460-430 millió évvel ezelőtt. A negyedik nagy eljegesedés a Karoo-jégkorszak volt 360-260 millió évvel ezelőtt. A növényi maradványok tanúsága szerint, a drasztikus lehűlésben meghatározó szerepet játszhatott a széndioxid igen alacsony szintje.
Végezetül a negyedkori pleisztocén jégkorszak a Nemzetközi Rétegtani Bizottság (International Commission on Stratigraphy, ICS) 2018-ban hozott állásfoglalása szerint 2,58 millió évvel ezelőtt kezdődött, és a létrejöttében, valamint a glaciális és interglaciális korszakok váltakozásában meghatározó szerepe volt a Föld pályaelem változásainak, a Nap sugárzó energiájában bekövetkezett változásoknak, a vulkánkitöréseknek és az üvegház gázok ciklikus változásainak egyaránt.
Látható módon a jégkorszak a Föld történetének egy viszonylag ritka jelensége. A bolygó kialakulásának 4,54 milliárd éves történetéből hozzávetőlegesen 500 millió év telt úgy el, hogy a pólusokat és a magashegységi területeket folyamatosan hó és jég borította. Ez az 500 millió év pedig nem több mint a Föld történetének 11%-a.
A Föld 4,54 milliárd éves történetének jelenleg is tartó legutóbbi szakasza a holocén időszak, amely körülbelül 11 700 éve kezdődött. A holocén a földtörténeti újkor, vagyis a kainozoikum (66 millió évvel ezelőtt kezdődött földtörténeti kor) utolsó időszaka. Maga a kifejezés a görög holos („egész”) és kainos („új”) szavak összeillesztéséből ered, jelentése „egészen új”. Az elnevezést elsőként Georges Cuvier (1769–1832) francia természettudós használta, ám a szakirodalomban való elterjedése Paul Gervais (1816–1879) francia geológus munkásságának köszönhető.
Hosszú időn át jelentős vita zajlott arról, hogy a holocén valóban önálló földtörténeti korszak-e, vagy pusztán a 2,58 millió éve tartó pleisztocén jégkorszak egyik átmeneti, interglaciális (jégmentes) szakasza, amelyet egy újabb eljegesedési periódus követhet majd. E vita egyik fő oka az volt, hogy a pleisztocén során léteztek a holocénnál hosszabb és melegebb interglaciálisok is, például a Holstein- és az Eemian-interglaciálisok.
A Holstein-interglaciális mintegy 421–395 ezer évvel ezelőtt zajlott le, ekkor a globális átlaghőmérséklet valamelyest a jelenlegi értékek fölé emelkedett. Közép-Európában döntően mediterrán jellegű vegetáció uralkodott, Észak-Európában pedig lombhullató erdőségek terjedtek el.
Az Eemian-interglaciális körülbelül 130–115 ezer évvel ezelőtt zajlott. Ebben az időszakban a Föld globális átlaghőmérséklete az 1961–1990-es referencia-időszakhoz képest 1–2°C-kal volt magasabb, de az Északi-sarkvidéken a hőmérséklet-emelkedés akár a 4–5°C-ot is elérhette. A jégkészletek intenzív olvadása miatt a tengerek szintje 6–9 méterrel volt a jelenlegi értékek fölött. Az éghajlatváltozás mértékét jól szemlélteti, hogy az Eemian legmelegebb szakaszaiban a Brit-szigetek éghajlata szubtrópusi volt, amelyet az ott előkerült víziló-, elefánt-, hiéna- és oroszlán-maradványok is bizonyítanak.
A hosszú tudományos vita végül azzal zárult, hogy a Nemzetközi Rétegtani Bizottság (International Commission on Stratigraphy, ICS) konszenzusos állásfoglalása szerint a holocén önálló földtörténeti korszaknak tekintendő. Ennek döntő oka az volt, hogy a holocén időszak klímája alapvetően stabil maradt, jelentősen eltérve a korábbi interglaciálisok gyakori ingadozásaitól. Ugyancsak meghatározó szempont volt az emberi civilizáció egyre jelentősebb szerepe, amely mélyreható hatást gyakorolt a földi ökoszisztémákra. E hatások kiemelkedő mérföldkövei voltak a mezőgazdasági forradalom (kb. Kr.e. 8. évezred), a városok megjelenése (kb. Kr.e. 4. évezred), valamint az ipari forradalom (18–19. század), amelyek alapvetően formálták és formálják bolygónk környezetét.
2. ábra: A holocén kor hőmérsékleti változásainak globális átlaga (Wikipedia).
Ugyanakkor a holocén nem tekinthető klímatörténeti értelemben sem teljesen homogén időszaknak. Christian Pfister és Heinz Wanner európai klímatörténeti monográfiájukban a következőképpen osztották fel a holocént:
- Korai-holocén (11 700-8200 éve): A korai-holocént folyamatosan emelkedő hőmérséklet jellemezte, amely a korszak végére érte el a csúcspontját. Globális szinten a klíma ekkor melegebbé és csapadékosabbá vált.
- Közép-holocén (8200-5000 éve): A közép-holocén továbbra is meleg időszak volt, bár a csapadék mennyisége már csökkent. Ezen időszakot jellemzi az úgynevezett 8.2 k esemény is, amely egy nagyjából 150 évig tartó intenzív lehűlést jelentett. Ennek valószínű oka a jelentős gleccserolvadékvíz volt, amely bekerült az Atlanti-óceánba, gyengítve az észak-atlanti áramlási rendszert (AMOC), és ennek következtében globálisan hűvösebbé és szárazabbá vált az éghajlat (Lieberman).
- Késő-holocén (5000-jelenkorig): A késő-holocén korszakban már elsősorban a lehűlések domináltak. Nem véletlen, hogy geológusok és klímakutatók gyakran használják erre az időszakra a „neoglaciális kor” fogalmát, amely a gleccserek mozgása révén vált mérhetővé, és egészen a 20. század elejéig, a jelenkori felmelegedés kezdetéig tartott.
A Kárpát-medence klímatörténeti elemzéséhez érdemes figyelembe venni a holocén vegetációváltozások alapján kialakított európai kronológiát is, amelyet geobotanikusok dolgoztak ki, figyelembe véve az egyes fafajok dominanciájának változását:
- Preboreális szakasz (fenyő-nyír korszak): 11 700–10 500 éve
- Boreális szakasz (mogyoró korszak): 10 500–7700 éve
- Atlantikus szakasz (tölgy korszak): 7700–5700 éve
- Szubboreális szakasz (bükk korszak): 5700–2600 éve
- Szubatlantikus szakasz: 2600 éve–napjainkig
Annak ellenére, hogy a holocén korszakot általános klíma-stabilitás jellemezte, jelentős klimatikus változások is bekövetkeztek, melyek közül a legjelentősebb a holocén éghajlati optimum (más néven közép-holocén hőmérsékleti maximum) volt, nagyjából 9000–5000 évvel ezelőtt. Ebben az időszakban globálisan magasabb hőmérséklet és csapadékmennyiség volt jellemző. Európában a felmelegedés csúcspontján még Skandinávia gleccserei is elolvadtak.
A holocén éghajlati optimum egyik legfigyelemreméltóbb globális fejleménye azonban a „zöld Szahara” jelensége volt. Az észak-afrikai monszun hatására 11 000–5000 éve a mai Szahara helyén gazdag szavanna terület alakult ki, amelyet tavak hálózata tarkított. A mai Csád-tó helyén pedig egy hatalmas édesvízű tó helyezkedett el. Ennek bizonyítékai pollen- és üledékvizsgálatokból, valamint az állatokat és halászó embereket ábrázoló barlangfestményekből és sziklarajzokból ismertek. A Szahara kiszáradása azonban Kr.e. V. évezredben megkezdődött, és Kr.e. IV. évezred végére teljesen lezárult, klímamenekülteket indítva útnak a Nílus-völgy felé, hozzájárulva az egyiptomi civilizáció kibontakozásához.
3. ábra: Az északi félteke átlaghőmérsékletének alakulása a holocén földtörténeti kor idején. A kék és a piros színek az alacsonyabb és a magasabb hőmérsékleti értékeket mutatják. A vékony vonalak a legfontosabb hideg időszakokat jelzik, világosbarna színekkel pedig a szélsőségesen száraz időszakokat jelöltük. (Pfister, C.-Wanner, H. 2024: Klíma és társadalom Európában. Az utolsó ezer év. Budapest: Osiris Kiadó. 60.)
Európában a közép-holocén hőmérsékleti maximum végét egy alpesi múmia felszínre kerülése datálta igen nagy pontossággal. Az újkőkorban élt vadász testét 1991 szeptemberében az Ötzal-Alpokban találta meg két német turista, akik első látásra egy jelenkori gyilkosság áldozatának vélték a félig jégbefagyott testet. A rendőrségi és a későbbi alapos laboratóriumi vizsgálatok a gyilkosság tényét alátámasztották, azonban a halál időpontját a jelenkortól számítva 5250-re datálták. Ötzi, ahogyan a felfedezésének a helyéről elnevezték az alpesi vadászt, a hátában lévő nyílhegy és a testén talált sérülések alapján gyilkosság áldozatául esett. A holttestet befedő koraőszi havazás hórétege azonban nem olvadt el, és a nagy hideg, valamint a száraz levegő elképesztő hatékonysággal konzerválta a testet. Az, hogy az elkövetkező 5250-en évben a holtest nem került a felszínre, azt bizonyítja, hogy Ötzi halálát követően egészen 1991-ig soha nem volt olyan meleg a klíma, ami megközelítette volna a közép-holocén maximum hőmérsékleti viszonyait. Egészen egyértelműen fogalmazva az emberi civilizáció kibomlásának a nagy korszaka, az utóbbi 5000 év, az antikvitástól a jelenkorig a holocén egy viszonylag hűvös-hideg időszakában, egyértelműen fogalmazva egy jégkorszakban ment végbe.
Rácz Lajos, SZTE Juhász Gyula Pedagógusképző Kar, racz.lajos@szte.hu