ยุคน้ำแข็งคือช่วงเวลาที่อุณหภูมิ พื้นผิว โลกและชั้นบรรยากาศลดลง ส่งผลให้เกิดหรือขยายตัวของแผ่นน้ำแข็ง ทวีปและขั้วโลก รวมถึงธาร น้ำแข็งบนเทือกเขาแอลป์ คำนี้ใช้ในความหมายที่แตกต่างกันหลายแบบ ทั้งกับช่วงเวลาที่เย็นลงยาวนานและค่อนข้างสั้น ช่วงเวลาที่เย็นกว่าเรียกว่ายุคน้ำแข็ง และช่วงเวลาที่อบอุ่นกว่าเรียกว่ายุคระหว่างน้ำแข็ง

สภาพภูมิอากาศของโลกสลับไปมาระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคเรือนกระจกขึ้นอยู่กับว่ามีธารน้ำแข็งบนโลกหรือไม่ และตลอดประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ของโลก โลกอยู่ในยุคเรือนกระจกโดยมีน้ำแข็งถาวรน้อยหรือไม่มีเลย ในระยะยาวมาก ปัจจุบันโลกอยู่ในยุคน้ำแข็งที่เรียกว่ายุคน้ำแข็งซีโนโซอิกตอนปลายซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 34 ล้านปีก่อน มีช่วงเวลาที่หนาวเย็นและอบอุ่นสลับกันไปภายในยุคน้ำแข็งนี้ และคำนี้ยังใช้กับยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารีซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 2.58 ล้านปีก่อน ภายในยุคนี้ ยุคระหว่างยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายสิ้นสุดลงเมื่อ 115,000 ปีก่อน และตามมาด้วยยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย (LGP) ซึ่งนำไปสู่ยุคโฮโลซีน ที่อบอุ่นในปัจจุบัน ซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 11,700 ปีก่อน ช่วงเวลาที่หนาวเย็นที่สุดของ LGP คือจุดสูงสุดของยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายซึ่งถึงจุดสูงสุดระหว่าง 26,000 ถึง 20,000 ปีก่อน ยุคน้ำแข็งครั้งล่าสุดคือยุคน้ำแข็งยังเกอร์ ดรายาส ซึ่งเกิดขึ้นระหว่าง 12,800 ถึง 11,700 ปีที่แล้ว

ในปี ค.ศ. 1742 ปิแอร์ มาร์เตล (ค.ศ. 1706–1767) วิศวกรและนักภูมิศาสตร์ที่อาศัยอยู่ในเจนีวาได้เดินทางไปยังหุบเขาชาโมนิกซ์ในเทือกเขาแอลป์แห่งซาวอย [ ^{1 ] [ 2 ] สอง}ปีต่อมา เขาได้ตีพิมพ์บันทึกการเดินทางของเขา โดยรายงานว่าชาวบ้านในหุบเขานั้นเชื่อว่าการกระจายตัวของก้อนหินขนาดใหญ่ เกิด จากธารน้ำแข็ง โดยกล่าวว่าธารน้ำแข็งเคยแผ่ขยายออกไปไกลกว่านี้มาก^{[ 3 ] [ 4 ]}ต่อมามีการรายงานคำอธิบายที่คล้ายกันจากภูมิภาคอื่นๆ ของเทือกเขาแอลป์ ในปี ค.ศ. 1815 ช่างไม้และ นัก ล่าชามัวส์ ฌอง-ปิแอร์ แปร์โรแดง (ค.ศ. 1767–1858) อธิบายว่าก้อนหินขนาดใหญ่ในหุบเขาวัล เดอ บาญส์ ในรัฐวาเลส์ของสวิตเซอร์แลนด์ เกิดจากธารน้ำแข็งที่เคยแผ่ขยายออกไปไกลกว่านี้^{[ 5 ]}ช่างตัดไม้ที่ไม่ทราบชื่อจาก Meiringen ใน Bernese Oberland ได้เสนอแนวคิดที่คล้ายกันในการสนทนากับนักธรณีวิทยาชาวสวิส-เยอรมันJean de Charpentier (1786–1855) ในปี 1834 ^{[ 6 ]}คำอธิบายที่เทียบเคียงได้ยังเป็นที่รู้จักจาก Val de Ferret ใน Valais และ Seeland ในสวิตเซอร์แลนด์ตะวันตก^{[ 7 ]}และในงานวิทยาศาสตร์ของGoethe ^{[ 8 ]}คำอธิบายดังกล่าวสามารถพบได้ในส่วนอื่นๆ ของโลกเช่นกัน เมื่อนักธรรมชาติวิทยาชาวบาวาเรียErnst von Bibra (1806–1878) ไปเยือนเทือกเขาแอนดีสของชิลีในปี 1849–1850 ชาวพื้นเมืองได้ระบุว่าโมเรน ฟอสซิลเกิด จากการกระทำของธารน้ำแข็งในอดีต^{[ 9 ]}

ในขณะเดียวกัน นักวิชาการชาวยุโรปเริ่มสงสัยว่าอะไรเป็นสาเหตุของการกระจายตัวของวัสดุที่กระจัดกระจาย ตั้งแต่กลางศตวรรษที่ 18 บางคนได้อภิปรายถึงน้ำแข็งในฐานะวิธีการขนส่ง ผู้เชี่ยวชาญด้านเหมืองแร่ชาวสวีเดน Daniel Tilas (1712–1772) เป็นบุคคลแรกที่เสนอแนะในปี 1742 ว่าน้ำแข็งทะเลที่ลอยไปมาเป็นสาเหตุของการปรากฏตัวของก้อนหินที่กระจัดกระจายในภูมิภาคสแกนดิเนเวียและบอลติก^{[ 10 ]}ในปี 1795 นักปรัชญาและนักธรรมชาติวิทยาชาวสก็อตJames Hutton (1726–1797) ได้อธิบายถึงก้อนหินที่กระจัดกระจายในเทือกเขาแอลป์โดยการกระทำของธารน้ำแข็ง^{[ 11 ]}สองทศวรรษต่อมา ในปี 1818 นักพฤกษศาสตร์ชาวสวีเดนGöran Wahlenberg (1780–1851) ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีการเกิดธารน้ำแข็งของคาบสมุทรสแกนดิเนเวีย เขาถือว่าการเกิดธารน้ำแข็งเป็นปรากฏการณ์ระดับภูมิภาค^{[ 12 ]}

เพียงไม่กี่ปีต่อมา นักธรณีวิทยาชาวเดนมาร์ก-นอร์เวย์Jens Esmark (1762–1839) ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับลำดับของยุคน้ำแข็งทั่วโลก ในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 1824 Esmark เสนอว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นสาเหตุของการเกิดธารน้ำแข็งเหล่านั้น เขาพยายามแสดงให้เห็นว่าธารน้ำแข็งเหล่านั้นมีต้นกำเนิดมาจากการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลก^{[ 13 ]} Esmark ค้นพบความคล้ายคลึงกันระหว่างเนินตะกอนธารน้ำแข็งใกล้ ทะเลสาบ Haukalivatnetใกล้ระดับน้ำทะเลในRogalandและเนินตะกอนธารน้ำแข็งที่สาขาของJostedalsbreenการค้นพบของ Esmark ต่อมาถูกนำไปอ้างอิงหรือนำไปใช้โดยTheodor KjerulfและLouis Agassiz ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

ในช่วงหลายปีต่อมา แนวคิดของเอสมาคได้รับการอภิปรายและนำไปใช้บางส่วนโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน สก็อตแลนด์ และเยอรมัน ที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระโรเบิร์ต เจมส์สัน (1774–1854) ดูเหมือนจะเปิดรับแนวคิดของเอสมาคค่อนข้างมาก ดังที่ศาสตราจารย์ด้านธารน้ำแข็งวิทยาชาวนอร์เวย์บียอร์น จี. แอนเดอร์เซน (1992) ได้วิจารณ์ไว้ ^{[ 17 ]}ข้อสังเกตของเจมส์สันเกี่ยวกับธารน้ำแข็งโบราณในสกอตแลนด์น่าจะได้รับแรงบันดาลใจจากเอสมาค^{[ 18 ]}ในเยอรมนี อัลเบรชต์ ไรน์ฮาร์ด เบอร์นฮาร์ดี (1797–1849) นักธรณีวิทยาและศาสตราจารย์ด้านป่าไม้ที่สถาบันในไดรส์ซิแกกเกอร์ (ซึ่งปัจจุบันรวมอยู่ใน เมือง ไมน์นิงเงน ทางตอนใต้ ของทูริ งเกีย ) ได้นำทฤษฎีของเอสมาคมาใช้ ในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 1832 เบอร์นฮาร์ดีคาดการณ์ว่าครั้งหนึ่งแผ่นน้ำแข็งขั้วโลกเคยแผ่ขยายไปไกลถึงเขตอบอุ่นของโลก^{[ 19 ]}

ในหุบเขาวัล เดอ บาญส์ในเทือกเขาแอลป์ของสวิตเซอร์แลนด์มีความเชื่อของคนท้องถิ่นมายาวนานว่า หุบเขานี้เคยถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งหนาทึบ และในปี 1815 นักล่าชาโมอิสท้องถิ่นชื่อ ฌอง-ปิแอร์ แปร์โรแดง พยายามโน้มน้าวให้นักธรณีวิทยาฌอง เดอ ชาร์ปองติเยร์เห็นด้วยกับความคิดนี้ โดยชี้ให้เห็นร่องรอยลึกในหินและก้อนหินขนาดใหญ่ที่ถูกพัดพามาเป็นหลักฐาน ชาร์ปองติเยร์มีความเห็นว่าร่องรอยเหล่านี้เกิดจากน้ำท่วมครั้งใหญ่ และเขาปฏิเสธทฤษฎีของแปร์โรแดงว่าเป็นเรื่องไร้สาระ ในปี 1818 วิศวกรอิกนาตซ์ เวเนตซ์ได้ร่วมกับแปร์โรแดงและชาร์ปองติเยร์เพื่อตรวจสอบทะเลสาบที่เกิดจากธารน้ำแข็งเหนือหุบเขา ซึ่งเกิดจากเขื่อนน้ำแข็งอันเป็นผลมาจากการระเบิดของภูเขาไฟตัมโบราในปี 1815ซึ่งเกือบจะทำให้เกิดน้ำท่วมครั้งใหญ่เมื่อเขื่อนแตก เปโรแดงพยายามโน้มน้าวเพื่อนร่วมงานให้เชื่อทฤษฎีของเขาแต่ไม่สำเร็จ แต่เมื่อเขื่อนแตกในที่สุด ก็มีเพียงเศษหินเล็กน้อยและไม่มีร่องรอยใดๆ และเวเนทซ์สรุปว่าเปโรแดงพูดถูก และมีเพียงน้ำแข็งเท่านั้นที่สามารถทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ยิ่งใหญ่เช่นนี้ได้ ในปี 1821 เขาได้นำเสนอผลงานวิจัยที่ได้รับรางวัลเกี่ยวกับทฤษฎีนี้ต่อสมาคมสวิส แต่ผลงานวิจัยนั้นไม่ได้ถูกตีพิมพ์จนกระทั่งชาร์ปองติเยร์ซึ่งเชื่อในทฤษฎีนี้เช่นกัน ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยของเขาเองซึ่งได้รับความนิยมมากกว่าในปี 1834 ^{[ 20 ]}

ในระหว่างนี้คาร์ล ฟรีดริช ชิมเปอร์ นักพฤกษศาสตร์ชาวเยอรมัน (ค.ศ. 1803–1867) กำลังศึกษามอสที่เติบโตบนก้อนหินขนาดใหญ่ในที่ราบสูงแอลป์ของบาวาเรีย เขาเริ่มสงสัยว่าก้อนหินขนาดใหญ่เหล่านี้มาจากไหน ในช่วงฤดูร้อนปี ค.ศ. 1835 เขาได้เดินทางไปเทือกเขาแอลป์ของบาวาเรีย ชิมเปอร์สรุปว่าน้ำแข็งน่าจะเป็นตัวกลางในการขนส่งก้อนหินเหล่านี้ในที่ราบสูงแอลป์ ในช่วงฤดูหนาวปี ค.ศ. 1835–1836 เขาได้บรรยายในมิวนิก จากนั้นชิมเปอร์ก็สันนิษฐานว่าน่าจะมีช่วงเวลาแห่งการทำลายล้างทั่วโลก ("Verödungszeiten") ที่มีสภาพอากาศหนาวเย็นและน้ำแข็ง^{[ 21 ]}ชิมเปอร์ใช้เวลาในช่วงฤดูร้อนของปี ค.ศ. 1836 ที่เดเวนส์ ใกล้เบ็กซ์ ในเทือกเขาแอลป์ของสวิตเซอร์แลนด์ กับเพื่อนเก่าสมัยมหาวิทยาลัยของเขาหลุยส์ อากัสซิส (ค.ศ. 1801–1873) และฌอง เดอ ชาร์ปองติเยร์ Schimper, Charpentier และอาจรวมถึง Venetz ได้โน้มน้าวให้ Agassiz เชื่อว่าเคยมีช่วงเวลาของการเกิดธารน้ำแข็ง ในช่วงฤดูหนาวปี 1836–37 Agassiz และ Schimper ได้พัฒนาทฤษฎีลำดับการเกิดธารน้ำแข็ง พวกเขาส่วนใหญ่อ้างอิงจากผลงานก่อนหน้าของ Venetz, Charpentier และจากการทำงานภาคสนามของตนเอง ดูเหมือนว่า Agassiz จะคุ้นเคยกับบทความของ Bernhardi ในเวลานั้นแล้ว^{[ 22 ]}ในช่วงต้นปี 1837 Schimper ได้บัญญัติศัพท์ "ยุคน้ำแข็ง" ( "Eiszeit" ) สำหรับช่วงเวลาของธารน้ำแข็ง^{[ 23 ]}ในเดือนกรกฎาคม 1837 Agassiz ได้นำเสนอการสังเคราะห์ของพวกเขาต่อที่ประชุมประจำปีของสมาคมวิจัยธรรมชาติแห่งสวิตเซอร์แลนด์ที่ Neuchâtel ผู้ฟังวิพากษ์วิจารณ์อย่างมาก และบางคนคัดค้านทฤษฎีใหม่นี้เพราะมันขัดแย้งกับความคิดเห็นที่ได้รับการยอมรับเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ภูมิอากาศ นักวิทยาศาสตร์ร่วมสมัยส่วนใหญ่คิดว่าโลกค่อยๆ เย็นลงตั้งแต่กำเนิดเป็นทรงกลมหลอมเหลว^{[ 24 ]}

เพื่อโน้มน้าวผู้ที่ไม่เชื่อ อากัสซิสจึงเริ่มทำการสำรวจทางธรณีวิทยา เขาตีพิมพ์หนังสือการศึกษาเกี่ยวกับธารน้ำแข็ง ("Études sur les glaciers") ในปี พ.ศ. 2483 ^{[ 25 ]}ชาร์ปองติเยร์ไม่พอใจเรื่องนี้ เพราะเขาก็กำลังเตรียมหนังสือเกี่ยวกับการเกิดธารน้ำแข็งในเทือกเขาแอลป์เช่นกัน ชาร์ปองติเยร์รู้สึกว่าอากัสซิสควรให้ความสำคัญกับเขาก่อน เพราะเขาเป็นผู้แนะนำอากัสซิสให้รู้จักกับการวิจัยธารน้ำแข็งอย่างละเอียด^{[ 26 ]}เนื่องจากการทะเลาะวิวาทส่วนตัว อากัสซิสจึงไม่ได้กล่าวถึงชิมเปอร์ในหนังสือของเขาด้วย^{[ 27 ]}

ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษกว่าที่ทฤษฎียุคน้ำแข็งจะได้รับการยอมรับอย่างเต็มที่จากนักวิทยาศาสตร์ เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในระดับนานาชาติในช่วงครึ่งหลังของทศวรรษที่ 1870 หลังจากผลงานของJames Crollซึ่งรวมถึงการตีพิมพ์Climate and Time, in Their Geological Relationsในปี 1875 ซึ่งให้คำอธิบายที่น่าเชื่อถือเกี่ยวกับสาเหตุของยุคน้ำแข็ง^{[ 28 ]}

หลักฐานเกี่ยวกับยุคน้ำแข็งมีอยู่ 3 ประเภทหลัก ได้แก่ หลักฐานทางธรณีวิทยา เคมี และบรรพชีวินวิทยา

หลักฐาน ทางธรณีวิทยาเกี่ยวกับยุคน้ำแข็งมีหลายรูปแบบ รวมถึงการกัดเซาะและการขูดขีดของหิน เนินตะกอนธารน้ำแข็ง เนิน ดินรูปทรงกลม การกัดเซาะหุบเขา และการสะสมของ ตะกอน ธารน้ำแข็งหรือหินที่ถูกธารน้ำแข็งพัดพามา การเกิดธารน้ำแข็งครั้งต่อๆ มามักจะบิดเบือนและลบหลักฐานทางธรณีวิทยาของการเกิดธารน้ำแข็งครั้งก่อนๆ ทำให้ยากต่อการตีความ นอกจากนี้ หลักฐานเหล่านี้ยังยากที่จะระบุอายุได้อย่างแม่นยำ ทฤษฎีในยุคแรกๆ สันนิษฐานว่ายุคน้ำแข็งนั้นสั้นเมื่อเทียบกับยุคระหว่างน้ำแข็งที่ยาวนาน การค้นพบแกนตะกอนและแกนน้ำแข็งเผยให้เห็นสถานการณ์ที่แท้จริง: ยุคน้ำแข็งนั้นยาวนาน ส่วนยุคระหว่างน้ำแข็งนั้นสั้น ต้องใช้เวลาพอสมควรในการพัฒนาทฤษฎีปัจจุบัน

หลักฐานทางเคมีส่วนใหญ่ประกอบด้วยความแปรผันของอัตราส่วนไอโซโทปในฟอสซิลที่มีอยู่ในตะกอนและหินตะกอนและ แกน ตะกอนในมหาสมุทรสำหรับยุคน้ำแข็งล่าสุดแกนน้ำแข็งให้ตัวแทนสภาพ ภูมิอากาศ ทั้งจากน้ำแข็งเองและจากตัวอย่างบรรยากาศที่ได้จากฟองอากาศที่อยู่ภายใน เนื่องจากน้ำที่มีไอโซโทปเบากว่ามีค่าความร้อนของการระเหย ต่ำกว่า สัดส่วนของน้ำที่มีไอโซโทปเบากว่าจึงลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น^{[ 29 ]}ซึ่งทำให้สามารถสร้างบันทึกอุณหภูมิได้ อย่างไรก็ตาม หลักฐานนี้อาจถูกรบกวนโดยปัจจัยอื่นๆ ที่บันทึกไว้โดยอัตราส่วนไอโซโทป

หลักฐานทางบรรพชีวินวิทยาประกอบด้วยการเปลี่ยนแปลงในการกระจายทางภูมิศาสตร์ของฟอสซิล ในช่วงยุคน้ำแข็ง สิ่งมีชีวิตที่ปรับตัวเข้ากับความเย็นได้แพร่กระจายไปยังละติจูดที่ต่ำกว่า และสิ่งมีชีวิตที่ชอบสภาพอากาศที่อบอุ่นกว่าจะสูญพันธุ์หรือถอยร่นไปยังละติจูดที่ต่ำกว่า หลักฐานเหล่านี้ยังตีความได้ยากเนื่องจากต้องอาศัย:

1. ลำดับชั้นตะกอนที่ครอบคลุมช่วงเวลาอันยาวนาน ครอบคลุมช่วงละติจูดที่กว้าง และสามารถเชื่อมโยงกันได้ง่าย
2. สิ่งมีชีวิตโบราณที่อยู่รอดมาได้หลายล้านปีโดยไม่เปลี่ยนแปลง และสามารถวินิจฉัยอุณหภูมิที่เหมาะสมได้อย่างง่ายดาย และ
3. การค้นพบฟอสซิลที่เกี่ยวข้อง

แม้จะมีอุปสรรค การวิเคราะห์แกนน้ำแข็งและแกนตะกอนมหาสมุทร^{[ 30 ]}ก็ได้บันทึกข้อมูลที่น่าเชื่อถือได้เกี่ยวกับยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างน้ำแข็งในช่วงหลายล้านปีที่ผ่านมา สิ่งเหล่านี้ยังยืนยันถึงความเชื่อมโยงระหว่างยุคน้ำแข็งและปรากฏการณ์เปลือกโลกภาคพื้นทวีป เช่น เนินตะกอนธารน้ำแข็ง เนินดินรูปทรงกลม และหินที่ถูกธารน้ำแข็งพัดพามา ดังนั้นปรากฏการณ์เปลือกโลกภาคพื้นทวีปจึงได้รับการยอมรับว่าเป็นหลักฐานที่ดีของยุคน้ำแข็งในยุคก่อนหน้า เมื่อพบในชั้นที่สร้างขึ้นก่อนช่วงเวลาที่มีแกนน้ำแข็งและแกนตะกอนมหาสมุทรอยู่

ในประวัติศาสตร์ของโลกมียุคน้ำแข็งที่สำคัญอย่างน้อยห้าครั้ง (ยุคน้ำแข็งฮูโรเนียน ยุคน้ำแข็งไค รโอเจเนียน ยุค น้ำแข็งแอนเดียน-ซาฮารายุค น้ำแข็ง พาลีโอโซอิกตอนปลายและยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารีตอน ปลายสุด ) นอกเหนือจากยุคเหล่านี้ ก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าโลกปราศจากน้ำแข็งแม้ในละติจูดสูง^{[ 31 ] [ 32 ]}ช่วงเวลาดังกล่าวเรียกว่ายุคเรือนกระจก [ ^{33 ] อย่างไรก็ตาม}การศึกษาอื่นๆ โต้แย้งเรื่องนี้ โดยพบหลักฐานของการเกิดธารน้ำแข็งเป็นครั้งคราวในละติจูดสูงแม้ในช่วงเวลาเรือนกระจกที่เห็นได้ชัด^{[ 34 ] [ 35 ]}

หินจากยุคน้ำแข็งที่เก่าแก่ที่สุดที่ได้รับการยืนยันอย่างดี เรียกว่ายุคน้ำแข็งฮูโรเนียนมีอายุราว 2.4 ถึง 2.1 พันล้านปีก่อน ในช่วงต้น ยุค โปรเทโรโซอิก กลุ่มหิน ฮูโรเนียนซูเปอร์กรุ๊ปหลายร้อยกิโลเมตรปรากฏให้เห็นอยู่ห่างจากชายฝั่งทางเหนือของทะเลสาบฮูรอนไปทางเหนือ 10 ถึง 100 กิโลเมตร (6 ถึง 62 ไมล์) ทอดยาวจากบริเวณใกล้ซอลต์ สเต. มารีไปจนถึงซัดเบอรี ทางตะวันออกเฉียงเหนือของทะเลสาบฮูรอน โดยมีชั้นหินขนาดใหญ่ของชั้นดินตะกอนที่แข็งตัวแล้ว หินตกตะกอน ชั้นตะกอนทราย ชั้นตะกอนน้ำพัดและหินฐานที่ถูกกัดเซาะ พบแหล่งสะสมของยุคน้ำแข็งฮูโรเนียนที่สัมพันธ์กันใกล้กับเมืองมาร์เกตต์ รัฐมิชิแกนและมีการเชื่อมโยงกับแหล่งสะสมของธารน้ำแข็งยุคพาลีโอโปรเทโรโซอิกจากออสเตรเลียตะวันตก ยุคน้ำแข็งฮูโรเนียนเกิดจากการกำจัดมีเทนในบรรยากาศซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกในช่วง เหตุการณ์ออกซิเจนเนชั่ นครั้งใหญ่^{[ 36 ]}

ยุคน้ำแข็งครั้งถัดไปที่มีการบันทึกไว้อย่างดี และอาจเป็นยุคน้ำแข็งที่รุนแรงที่สุดในรอบพันล้านปีที่ผ่านมา เกิดขึ้นระหว่าง 720 ถึง 630 ล้านปีก่อน ( ยุค ไครโอเจเนียน ) และอาจทำให้เกิดโลกน้ำแข็ง (Snowball Earth)ซึ่งแผ่นน้ำแข็งธารน้ำแข็งแผ่ขยายไปถึงเส้นศูนย์สูตร^{[ 37 ]}และอาจสิ้นสุดลงด้วยการสะสมของก๊าซเรือนกระจกเช่น CO2 _ที่ผลิตโดยภูเขาไฟ “การมีอยู่ของน้ำแข็งบนทวีปและน้ำแข็งแพในมหาสมุทรจะยับยั้งทั้งการผุกร่อนของซิลิเกตและการสังเคราะห์แสง ซึ่งเป็นแหล่งดูดซับ _CO2หลักสองแหล่งในปัจจุบัน” ^{[ 38 ]}มีการเสนอแนะว่าการสิ้นสุดของยุคน้ำแข็งนี้เป็นสาเหตุของ การระเบิดของสิ่งมีชีวิต ในยุคเอเดียคารันและแคมเบรียน ในเวลาต่อมา แม้ว่าแบบจำลองนี้จะเพิ่งออกมาใหม่และเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ก็ตาม

มหาสมุทรแอนเดียน-ทะเลทรายซาฮาราเกิดขึ้นเมื่อ 460 ถึง 420 ล้านปีก่อน ในช่วงปลายยุคออร์โดวิเชียนและยุค ไซลูเรียน

วิวัฒนาการของพืชบกในช่วงต้น ยุค ดีโวเนียนทำให้ระดับออกซิเจนบนโลกเพิ่มขึ้นในระยะยาวและระดับคาร์บอนไดออกไซด์ลดลง ซึ่งส่งผลให้เกิดยุคน้ำแข็งในปลายยุค_พาลีโอโซอิกชื่อเดิมของยุคน้ำแข็งนี้คือ ยุคน้ำแข็งคารู ซึ่งตั้งชื่อตามตะกอนธารน้ำแข็งที่พบในภูมิภาคคารูของแอฟริกาใต้ เคยมีแผ่นน้ำแข็ง ขั้วโลกขนาดใหญ่ปกคลุม อยู่เป็นช่วงๆ ตั้งแต่ 360 ถึง 260 ล้านปีก่อนในแอฟริกาใต้ในช่วง ยุค คาร์บอนิเฟอรัสและต้นยุคเพอร์เมียน พบหลักฐานที่คล้ายคลึงกันในอาร์เจนตินา ซึ่งอยู่ใจกลางมหาทวีปโบราณกอนด์วานาแลนด์เช่น กัน

แม้ว่ายุคมีโซโซอิกจะคงสภาพภูมิอากาศแบบเรือนกระจกตลอดช่วงเวลา และก่อนหน้านี้เคยสันนิษฐานว่าปราศจากธารน้ำแข็งโดยสิ้นเชิง แต่การศึกษาล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามีช่วงเวลาสั้นๆ ของการเกิดธารน้ำแข็งในทั้งสองซีกโลกในช่วงต้นยุคครีเทเชียส บันทึกทางธรณีวิทยาและภูมิอากาศโบราณบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของยุคน้ำแข็งในช่วง วา ลังจิเนียนฮอเทอริเวียนและแอพเทียนของยุคครีเทเชียสตอนต้นหิน ที่ถูกพัดพาโดยธาร น้ำแข็งบ่งชี้ว่าในซีกโลกเหนือแผ่นน้ำแข็งอาจแผ่ขยายไปทางใต้ไกลถึงคาบสมุทรไอบีเรียในช่วงฮอเทอริเวียนและแอพเทียน^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}แม้ว่าแผ่นน้ำแข็งส่วนใหญ่จะหายไปจากโลกในช่วงเวลาที่เหลือ (รายงานที่เป็นไปได้จากยุคทูโรเนียนซึ่งเป็นยุคที่อบอุ่นที่สุดของยุคฟาเนโรโซอิก เป็นที่ถกเถียงกัน) ^{[ 34 ] [ 35 ]}ดูเหมือนว่าแผ่นน้ำแข็งและน้ำแข็งทะเลที่เกี่ยวข้องจะกลับมายังทวีปแอนตาร์กติกาในช่วงสั้นๆ ใกล้กับช่วงปลายยุคมาสทริชเชียนก่อน เหตุการณ์การสูญพันธุ์ในยุคครีเทเชีย ส-พาเลโอจีน^{[ 35 ] [ 42 ]}

ยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารีเริ่มต้นขึ้นเมื่อประมาณ 2.58 ล้านปีก่อน ในช่วงต้นของยุคควอเทอร์นารีเมื่อแผ่นน้ำแข็งเริ่มแผ่ขยายในซีกโลกเหนือ นับตั้งแต่นั้นมา โลกได้เห็นวัฏจักรของการเกิดธารน้ำแข็ง โดยแผ่นน้ำแข็งจะขยายตัวและหดตัวในช่วงเวลา 40,000 ปี และ 100,000 ปี เรียกว่ายุคน้ำแข็งหรือการขยายตัวของธารน้ำแข็ง และ ยุค ระหว่างน้ำแข็ง หรือการขยายตัวของธารน้ำแข็ง ปัจจุบันโลกอยู่ในยุคระหว่างน้ำแข็ง และยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายสิ้นสุดลงเมื่อประมาณ 11,700 ปีก่อน สิ่งที่เหลืออยู่ของแผ่นน้ำแข็ง บนทวีป คือ แผ่นน้ำแข็ง กรีนแลนด์และแอนตาร์กติกาและธารน้ำแข็งขนาดเล็ก เช่น บนเกาะแบฟฟิน

นิยามของยุคควอเทอร์นารีที่เริ่มต้นเมื่อ 2.58 ล้านปีก่อนนั้นอิงตามการก่อตัวของแผ่นน้ำแข็งอาร์กติกแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกเริ่มก่อตัวก่อนหน้านั้น ประมาณ 34 ล้านปีก่อน ในช่วงกลางยุคซีโนโซอิก ( รอยต่อยุคอีโอซีน-โอลิโกซีน ) คำว่ายุคน้ำแข็งซีโนโซอิกตอนปลายใช้เพื่อรวมช่วงแรกนี้ด้วย^{[ 43 ]}

ยุคน้ำแข็งสามารถแบ่งย่อยได้อีกตามสถานที่และช่วงเวลา ตัวอย่างเช่น ชื่อRiss (180,000–130,000 ปีที่แล้ว ) และWürm (70,000–10,000 ปีที่แล้ว) หมายถึงยุคน้ำแข็งในแถบเทือกเขาแอลป์ โดยเฉพาะ ขอบเขตสูงสุดของแผ่นน้ำแข็งไม่ได้คงอยู่ตลอดช่วงเวลา การกัดเซาะของแต่ละยุคน้ำแข็งมีแนวโน้มที่จะกำจัดหลักฐานของแผ่นน้ำแข็งก่อนหน้าออกไปเกือบทั้งหมด ยกเว้นในภูมิภาคที่แผ่นน้ำแข็งในภายหลังไม่ได้ปกคลุมพื้นที่ทั้งหมด

การเกิดธารน้ำแข็งขั้นต่ำและขั้นสูงสุด

ช่วงเวลาที่มีการเกิดธารน้ำแข็งน้อยที่สุด (ยุคระหว่างยุคน้ำแข็ง สีดำ) และมากที่สุด (ยุคน้ำแข็ง สีเทา) ของซีกโลกเหนือ

ช่วงเวลาที่มีการเกิดธารน้ำแข็งน้อยที่สุด (ยุคระหว่างยุคน้ำแข็ง สีดำ) และมากที่สุด (ยุคน้ำแข็ง สีเทา) ของซีกโลกใต้

ภายในยุคน้ำแข็งปัจจุบัน มีช่วงเวลาที่อบอุ่นและรุนแรงกว่าเกิดขึ้น ช่วงเวลาที่หนาวเย็นเรียกว่ายุคน้ำแข็งส่วนช่วงเวลาที่อบอุ่นเรียกว่ายุคระหว่างน้ำแข็ง เช่นยุคอีเมียน [ ^{44 ] มี}หลักฐานว่าวัฏจักรน้ำแข็ง ที่คล้ายกัน เกิดขึ้นในยุคน้ำแข็งก่อนหน้านี้ รวมถึงยุคน้ำแข็งแอนเดียน-ซาฮารา^{[ 45 ]}และยุคน้ำแข็งพาลีโอโซอิกตอนปลาย วัฏจักรน้ำแข็งของยุคน้ำแข็งพาลีโอโซอิกตอนปลายมีแนวโน้มที่จะเป็นสาเหตุของการสะสมของไซโคลเทม^{[ 46 ]}

ยุคน้ำแข็งมีลักษณะเด่นคือ สภาพอากาศเย็นและแห้งแล้งกว่าปกติในพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก และมีมวลน้ำแข็งขนาดใหญ่ทั้งบนบกและในทะเลแผ่ขยายออกไปจากขั้วโลก ธารน้ำแข็งบนภูเขาในพื้นที่ที่ไม่เคยมีธารน้ำแข็งมาก่อนจะแผ่ขยายไปยังระดับความสูงที่ต่ำกว่าเนื่องจากแนวหิมะ ต่ำ ลง ระดับน้ำทะเลลดลงเนื่องจากการละลายของน้ำปริมาณมากเหนือระดับน้ำทะเลในแผ่นน้ำแข็ง มีหลักฐานว่ารูปแบบการไหลเวียนของมหาสมุทรถูกรบกวนโดยยุคน้ำแข็ง ยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างน้ำแข็งเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของแรงผลักดันทางวงโคจรของสภาพภูมิอากาศอันเนื่องมาจากวัฏจักร Milankovitchซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ในวงโคจรของโลกและการเอียงของแกนหมุนของโลก

โลกอยู่ในช่วงยุคน้ำแข็งคั่นกลางที่เรียกว่ายุคโฮโลซีนมาประมาณ 11,700 ปี^{[ 47 ]}และบทความในNatureในปี 2004 โต้แย้งว่ามันอาจจะคล้ายคลึงกับยุคน้ำแข็งคั่นกลางก่อนหน้านี้ที่กินเวลานาน 28,000 ปี^{[ 48 ]}การเปลี่ยนแปลงที่คาดการณ์ไว้ในแรงผลักดันวงโคจรชี้ให้เห็นว่ายุคน้ำแข็งครั้งต่อไปจะเริ่มต้นอย่างน้อย 50,000 ปีนับจากนี้ ยิ่งไปกว่านั้น แรงผลักดันจากกิจกรรมของมนุษย์จากก๊าซเรือนกระจก ที่เพิ่มขึ้น คาดว่าจะอาจมีอิทธิพลมากกว่าแรงผลักดันวงโคจรของวัฏจักร Milankovitch เป็นเวลาหลายแสนปี^{[ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]}

แต่ละยุคน้ำแข็งอยู่ภายใต้ กลไก ป้อนกลับเชิงบวกซึ่งทำให้รุนแรงขึ้น และกลไกป้อนกลับเชิงลบ ซึ่งลดทอนการตอบสนองของสภาพภูมิอากาศโดยรวมต่อแรงกระตุ้นประเภทต่างๆ ในกรณีของยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารี ค่าอัลเบโดสูงของโลกจากแผ่นน้ำแข็งและฝุ่นในบรรยากาศ รวมถึงความเข้มข้นต่ำของ CO2 ในบรรยากาศ_ส่งผลให้สภาพภูมิอากาศในยุคน้ำแข็งเย็นลง^{[ 52 ]}

กลไกป้อนกลับที่สำคัญอย่างหนึ่งคือค่าอัลเบโด ของโลก ซึ่งเป็นปริมาณพลังงานแสงอาทิตย์ที่สะท้อนกลับจากโลกแทนที่จะถูกดูดซับ น้ำแข็งและหิมะจะเพิ่มค่าอัลเบโดของโลก ในขณะที่ป่าไม้จะลดค่าอัลเบโด เมื่ออุณหภูมิอากาศลดลง ทุ่งน้ำแข็งและหิมะจะขยายตัว และลดพื้นที่ป่าไม้ลง กระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจนกว่าการแข่งขันกับกลไกป้อนกลับเชิงลบจะบังคับให้ระบบเข้าสู่สมดุล

ทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่าเมื่อธารน้ำแข็งก่อตัวขึ้น จะเกิดสองสิ่งขึ้น คือ น้ำแข็งจะบดหินให้เป็นฝุ่น และพื้นดินจะแห้งแล้ง ซึ่งทำให้ลมพัดพาฝุ่นที่มีธาตุเหล็กสูงไปยังมหาสมุทรเปิด ซึ่งทำหน้าที่เป็นปุ๋ยที่ทำให้เกิดการแพร่กระจายของสาหร่ายจำนวนมาก ซึ่งจะดึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก_ออกจากชั้นบรรยากาศ ส่งผลให้อากาศเย็นลงและทำให้ธารน้ำแข็งเติบโตมากขึ้น^{[ 54 ]}

ในปี พ.ศ. 2499 Ewing และ Donn ^{[ 55 ]}ตั้งสมมติฐานว่ามหาสมุทรอาร์กติกที่ปราศจากน้ำแข็งจะนำไปสู่ปริมาณหิมะที่เพิ่มขึ้นในละติจูดสูง เมื่อน้ำแข็งอุณหภูมิต่ำปกคลุมมหาสมุทรอาร์กติก จะมีการระเหยหรือการระเหิด น้อยมาก และบริเวณขั้วโลกจะค่อนข้างแห้งแล้งในแง่ของปริมาณน้ำฝน เทียบได้กับปริมาณที่พบในทะเลทราย ในละติจูดกลาง ปริมาณน้ำฝนที่ต่ำนี้ทำให้หิมะที่ตกในละติจูดสูงละลายในช่วงฤดูร้อน มหาสมุทรอาร์กติกที่ปราศจากน้ำแข็งจะดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ในช่วงวันฤดูร้อนที่ยาวนาน และระเหยน้ำมากขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศอาร์กติก ด้วยปริมาณน้ำฝนที่สูงขึ้น หิมะบางส่วนอาจไม่ละลายในช่วงฤดูร้อน ดังนั้นธารน้ำแข็งจึงสามารถก่อตัวขึ้นที่ระดับความสูงที่ต่ำกว่าและละติจูดทางใต้มากขึ้น ลดอุณหภูมิเหนือพื้นดินโดยค่าอัลเบโดที่เพิ่มขึ้นดังที่กล่าวไว้ข้างต้น นอกจากนี้ ภายใต้สมมติฐานนี้ การขาดน้ำแข็งแพในมหาสมุทรทำให้มีการแลกเปลี่ยนน้ำระหว่างอาร์กติกและมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือเพิ่มขึ้น ทำให้อาร์กติกอุ่นขึ้นและมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือเย็นลง (ผลที่คาดการณ์ไว้ในปัจจุบันของภาวะโลกร้อนได้แก่ช่วงเวลาสั้นๆ ที่มหาสมุทรอาร์กติกจะปราศจากน้ำแข็งภายในปี 2050 ) น้ำจืดเพิ่มเติมที่ไหลเข้าสู่มหาสมุทรแอตแลนติกเหนือในช่วงวัฏจักรภาวะโลกร้อนอาจลดการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทรทั่วโลกการลดลงดังกล่าว (โดยการลดผลกระทบของกระแสน้ำกัลฟ์สตรีม ) จะมีผลทำให้ยุโรปเหนือเย็นลง ซึ่งจะนำไปสู่การกักเก็บหิมะในละติจูดต่ำในช่วงฤดูร้อนที่เพิ่มขึ้น^{[ 56 ] [ 57 ] [ 58 ]}นอกจากนี้ยังมีการเสนอแนะว่าในช่วงยุคน้ำแข็งที่ยาวนาน ธารน้ำแข็งอาจเคลื่อนตัวผ่านอ่าวเซนต์ลอว์เรนซ์ขยายออกไปในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือไกลพอที่จะปิดกั้นกระแสน้ำกัลฟ์สตรีมได้

แผ่นน้ำแข็งที่ก่อตัวขึ้นในช่วงยุคน้ำแข็งกัดเซาะพื้นดินด้านล่าง ซึ่งสามารถลดพื้นที่ดินเหนือระดับน้ำทะเลและลดปริมาณพื้นที่ที่แผ่นน้ำแข็งสามารถก่อตัวได้ สิ่งนี้ช่วยบรรเทาผลตอบรับของค่าอัลเบโด เช่นเดียวกับการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลที่มาพร้อมกับพื้นที่แผ่นน้ำแข็งที่ลดลง เนื่องจากมหาสมุทรเปิดมีค่าอัลเบโดต่ำกว่าพื้นดิน^{[ 59 ]}

กลไกป้อนกลับเชิงลบอีกประการหนึ่งคือความแห้งแล้งที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับจุดสูงสุดของธารน้ำแข็ง ซึ่งลดปริมาณน้ำฝนที่มีอยู่เพื่อรักษาธารน้ำแข็ง การถอยร่นของธารน้ำแข็งที่เกิดจากกระบวนการนี้หรือกระบวนการอื่นใดสามารถขยายผลได้ด้วยการป้อนกลับเชิงบวกแบบผกผัน ที่คล้ายคลึงกัน กับการขยายตัวของธารน้ำแข็ง^{[ 60 ]}

จากการวิจัยที่ตีพิมพ์ในNature Geoscience การปล่อย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ₎ของมนุษย์จะทำให้ยุคน้ำแข็งครั้งต่อไปล่าช้าออกไป นักวิจัยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับวงโคจรของโลกเพื่อค้นหาช่วงเวลาอบอุ่นระหว่างยุคน้ำแข็งในอดีตที่มีลักษณะคล้ายกับปัจจุบันมากที่สุด และจากนั้นได้ทำนายว่ายุคน้ำแข็งครั้งต่อไปจะเริ่มต้นภายใน 1,500 ปี พวกเขายังทำนายต่อไปอีกว่าการปล่อยก๊าซมีปริมาณสูงมากจนจะไม่เกิดขึ้น^{[ 61 ]}

สาเหตุของยุคน้ำแข็งยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ทั้งในส่วนของยุคน้ำแข็งขนาดใหญ่และช่วงขึ้นลงของยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างน้ำแข็งภายในยุคน้ำแข็ง ข้อสรุปก็คือมีหลายปัจจัยที่สำคัญ ได้แก่องค์ประกอบของบรรยากาศเช่น ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทน (ระดับเฉพาะของก๊าซที่กล่าวถึงข้างต้นสามารถมองเห็นได้จากตัวอย่างแกนน้ำแข็งใหม่จากโครงการเจาะแกนน้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติกาของยุโรป (EPICA) โดม C ในทวีปแอนตาร์กติกาในช่วง 800,000 ปีที่ผ่านมา) การเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ที่เรียกว่าวัฏจักร Milankovitchการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งและปริมาณสัมพัทธ์ของเปลือกโลกภาคพื้นทวีปและเปลือกโลกใต้มหาสมุทรบนพื้นผิวโลก ซึ่งส่งผลต่อลมและกระแสน้ำในมหาสมุทร การ เปลี่ยนแปลงของพลังงานแสงอาทิตย์ พลศาสตร์วงโคจรของระบบโลก-ดวงจันทร์ ผลกระทบจาก อุกกาบาต ขนาดใหญ่และ ภูเขาไฟรวมถึงการปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่^{[ 62 ]}

ปัจจัยเหล่านี้บางส่วนส่งผลกระทบซึ่งกันและกัน ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศโลก (โดยเฉพาะความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจก) อาจเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเองก็สามารถเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศได้ (ตัวอย่างเช่น โดยการเปลี่ยนแปลงอัตราการผุกร่อน ที่ กำจัด CO2 ออก_ไป )

Maureen Raymo , William Ruddimanและคนอื่นๆ เสนอว่า ที่ราบสูง ทิเบตและโคโลราโดเป็น "เครื่องกรอง" CO2 ขนาดมหึมา_ที่มีความสามารถในการกำจัด CO2 จากชั้นบรรยากาศโลกได้มากพอ_ที่จะเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้เกิด แนวโน้ม การเย็นตัวลงของยุคซีโนโซอิกใน ช่วง 40 ล้านปีที่ผ่านมา พวกเขายังอ้างอีกว่าประมาณครึ่งหนึ่งของการยกตัวขึ้น (และความสามารถในการ "กรอง" CO2 ₎เกิดขึ้นในช่วง 10 ล้านปีที่ผ่านมา^{[ 63 ] [ 64 ]}

มีหลักฐานว่า ระดับ ก๊าซเรือนกระจกลดลงในช่วงเริ่มต้นของยุคน้ำแข็งและเพิ่มขึ้นในช่วงที่แผ่นน้ำแข็งถอยร่น แต่เป็นการยากที่จะระบุสาเหตุและผลกระทบ (ดูหมายเหตุข้างต้นเกี่ยวกับบทบาทของการผุกร่อน) ระดับก๊าซเรือนกระจกอาจได้รับผลกระทบจากปัจจัยอื่นๆ ที่ถูกเสนอว่าเป็นสาเหตุของยุคน้ำแข็ง เช่น การเคลื่อนตัวของทวีปและการระเบิดของภูเขาไฟ

สมมติฐานโลกน้ำแข็ง ( Snowball Earth)กล่าวว่า การเยือกแข็งอย่างรุนแรงในช่วงปลายยุคโปรเทโรโซอิกสิ้นสุดลงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ₎ในชั้นบรรยากาศ โดยส่วนใหญ่มาจากภูเขาไฟ และผู้สนับสนุนสมมติฐานโลกน้ำแข็งบางคนแย้งว่า สาเหตุแรกเริ่มนั้นเกิดจากการลดลงของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศ_{สมมติฐาน}นี้ยังเตือนถึงโลกน้ำแข็งในอนาคตอีกด้วย

ในปี 2552 มีหลักฐานเพิ่มเติมว่าการเปลี่ยนแปลงของการแผ่รังสี จากดวงอาทิตย์ เป็นตัวกระตุ้นเริ่มต้นที่ทำให้โลกอบอุ่นขึ้นหลังจากยุคน้ำแข็ง โดยมีปัจจัยรอง เช่น การเพิ่มขึ้นของก๊าซเรือนกระจก เป็นสาเหตุที่ทำให้ขนาดของการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้น^{[ 65 ]}

บันทึกทางธรณีวิทยาแสดงให้เห็นว่ายุคน้ำแข็งเริ่มต้นขึ้นเมื่อทวีปต่างๆ อยู่ในตำแหน่งที่ปิดกั้นหรือลดการไหลของน้ำอุ่นจากเส้นศูนย์สูตรไปยังขั้วโลก ทำให้เกิดแผ่นน้ำแข็งขึ้น แผ่นน้ำแข็งเหล่านี้เพิ่มการสะท้อนแสง ของโลก จึงลดการดูดซับรังสีจากดวงอาทิตย์ เมื่อดูดซับรังสีน้อยลง บรรยากาศก็จะเย็นลง การเย็นลงนี้ทำให้แผ่นน้ำแข็งขยายตัว ซึ่งจะเพิ่มการสะท้อนแสงขึ้นไปอีกใน วงจร ป้อนกลับเชิง บวก ยุคน้ำแข็งดำเนินต่อไปจนกระทั่งการลดลงของการผุกร่อนทำให้เกิด ปรากฏการณ์เรือนกระจกเพิ่ม ขึ้น

ปัจจัยหลักสามประการจากการจัดวางทวีปที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของน้ำอุ่นไปยังขั้วโลก ได้แก่^{[ 66 ]}

• ทวีปตั้งอยู่บนขั้วโลก เช่นเดียวกับทวีปแอนตาร์กติกาในปัจจุบัน
• ทะเลในเขตขั้วโลกแทบจะถูกล้อมรอบด้วยแผ่นดิน เหมือนกับมหาสมุทรอาร์กติกในปัจจุบัน
• ทวีปขนาดใหญ่ปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของเส้นศูนย์สูตร เช่นเดียวกับที่ทวีปโรดิเนียเคยปกคลุมในช่วงยุคไครโอเจเนียน

เนื่องจากโลกในปัจจุบันมีทวีปอยู่เหนือขั้วโลกใต้และมีมหาสมุทรที่เกือบจะปิดล้อมอยู่เหนือขั้วโลกเหนือ นักธรณีวิทยาจึงเชื่อว่าโลกจะยังคงประสบกับยุคน้ำแข็งต่อไปในอนาคตอันใกล้ทางธรณีวิทยา

นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าเทือกเขาหิมาลัยเป็นปัจจัยสำคัญในยุคน้ำแข็งปัจจุบัน เนื่องจากเทือกเขาเหล่านี้ทำให้ปริมาณน้ำฝนรวมของโลกเพิ่มขึ้น และด้วยเหตุนี้จึงทำให้อัตราการชะล้างคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากชั้นบรรยากาศลดลง ส่งผลให้ปรากฏการณ์เรือนกระจกลดลง^{[ 64 ]}การก่อตัวของเทือกเขาหิมาลัยเริ่มต้นเมื่อประมาณ 70 ล้านปีก่อน เมื่อแผ่นเปลือกโลกอินโด-ออสเตรเลียชนกับแผ่นเปลือกโลกยูเรเซียและเทือกเขาหิมาลัยยังคงสูงขึ้นประมาณ 5 มม. ต่อปี เนื่องจากแผ่นเปลือกโลกอินโด-ออสเตรเลียยังคงเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 67 มม. ต่อปี ประวัติศาสตร์ของเทือกเขาหิมาลัยโดยทั่วไปสอดคล้องกับการลดลงของอุณหภูมิเฉลี่ยของโลกในระยะยาวตั้งแต่ช่วงกลางยุคอีโอซีนเมื่อ 40 ล้านปีก่อน

ปัจจัยสำคัญอีกประการหนึ่งที่ส่งผลต่อระบบภูมิอากาศโบราณคือการเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำในมหาสมุทรซึ่งถูกปรับเปลี่ยนโดยตำแหน่งของทวีป ระดับน้ำทะเล และความเค็ม รวมถึงปัจจัยอื่นๆ กระแสน้ำเหล่านี้มีศักยภาพในการทำให้เย็นลง (เช่น ช่วยในการสร้างน้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติกา) และมีศักยภาพในการทำให้ร้อนขึ้น (เช่น ทำให้หมู่เกาะอังกฤษมีภูมิอากาศแบบอบอุ่น แทนที่จะเป็นภูมิอากาศแบบหนาวจัด) การปิดตัวลงของคอคอดปานามาเมื่อประมาณ 3 ล้านปีก่อน อาจเป็นจุดเริ่มต้นของยุคน้ำแข็งครั้งใหญ่ในทวีปอเมริกาเหนือในปัจจุบัน โดยการยุติการแลกเปลี่ยนน้ำระหว่างมหาสมุทรแอตแลนติกเขตร้อนและมหาสมุทรแปซิฟิก^{[ 67 ]}

การวิเคราะห์ชี้ให้เห็นว่าความผันผวนของกระแสน้ำในมหาสมุทรสามารถอธิบายการแกว่งตัวของธารน้ำแข็งในช่วงไม่นานมานี้ได้อย่างเพียงพอ ในช่วงยุคน้ำแข็งครั้งล่าสุด ระดับน้ำทะเลผันผวน 20 ถึง 30 เมตร (66 ถึง 98 ฟุต) เนื่องจากน้ำถูกกักเก็บไว้ โดยส่วนใหญ่อยู่ใน แผ่นน้ำแข็ง ซีกโลกเหนือเมื่อน้ำแข็งสะสมตัวและระดับน้ำทะเลลดลงมากพอ การไหลผ่านช่องแคบบีริง (ช่องแคบแคบๆ ระหว่างไซบีเรียและอลาสก้ามีความลึกประมาณ 50 เมตร – 165 ฟุต – ในปัจจุบัน) ก็ลดลง ส่งผลให้การไหลจากมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ทำให้การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ในมหาสมุทรแอตแลนติกเปลี่ยนไป ทำให้การขนส่งความร้อนเข้าสู่อาร์กติกเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้น้ำแข็งขั้วโลกละลายและลดแผ่นน้ำแข็งทวีปอื่นๆ การปล่อยน้ำทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นอีกครั้ง ฟื้นฟูการไหลเข้าของน้ำเย็นจากมหาสมุทรแปซิฟิกพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงไปสู่การสะสมของน้ำแข็งในซีกโลกเหนือ^{[ 68 ]}

จากการศึกษาที่ตีพิมพ์ในNature ในปี 2021 พบว่า ยุคน้ำแข็งทั้งหมดในช่วง 1.5 ล้านปีที่ผ่านมามีความเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนตัวไปทางเหนือของภูเขาน้ำแข็งแอนตาร์กติกาที่ละลาย ซึ่งเปลี่ยนแปลงรูปแบบการไหลเวียนของมหาสมุทรส่งผลให้มีการดึง CO2 ออกจากชั้นบรรยากาศมากขึ้น_ผู้เขียนแนะนำว่ากระบวนการนี้อาจหยุดชะงักในอนาคต เนื่องจากมหาสมุทรใต้จะอุ่นขึ้นจนภูเขาน้ำแข็งไม่สามารถเดินทางได้ไกลพอที่จะกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้^{[ 69 ] [ 70 ]}

ทฤษฎีทางธรณีวิทยาเกี่ยวกับการเกิดยุคน้ำแข็งของมัทธิอัส คูห์เล ได้รับแรงบันดาลใจจากการมีอยู่ของแผ่นน้ำแข็งที่ปกคลุม ที่ราบสูงทิเบตในช่วงยุคน้ำแข็ง (ยุคน้ำแข็งสูงสุดครั้งสุดท้าย ?) ตามที่คูห์เลกล่าว การยกตัวของแผ่นเปลือกโลกทิเบตเหนือแนวหิมะได้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของพื้นที่ประมาณ 2,400,000 ตารางกิโลเมตร (930,000 ตารางไมล์) จากพื้นดินเปล่าเป็นน้ำแข็งที่มีค่าการสะท้อนแสง สูงขึ้นถึง 70% การสะท้อนพลังงานกลับสู่ห้วงอวกาศส่งผลให้เกิดภาวะโลกร้อน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของ ยุคน้ำแข็ง ไพลสโตซีนเนื่องจากที่ราบสูงนี้ตั้งอยู่ในละติจูดกึ่งเขตร้อน ซึ่งได้รับแสงอาทิตย์มากกว่าพื้นที่ละติจูดสูงถึงสี่ถึงห้าเท่า พื้นผิวที่ควรจะเป็นแหล่งความร้อนที่สำคัญที่สุดของโลกจึงกลายเป็นพื้นผิวที่เย็นลง

คูห์เลอธิบาย ช่วงเวลา ระหว่างยุคน้ำแข็งด้วยวัฏจักรการเปลี่ยนแปลงของรังสี 100,000 ปี อันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงในวงโคจรของโลก ภาวะโลกร้อนที่ค่อนข้างน้อยนี้ เมื่อรวมกับการลดลงของพื้นที่น้ำแข็งภายในประเทศนอร์ดิกและทิเบต อันเนื่องมาจากน้ำหนักของน้ำแข็งที่ทับถมอยู่ ส่งผลให้พื้นที่น้ำแข็งภายในประเทศละลายหมดซ้ำแล้วซ้ำเล่า^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]}

วัฏจักรMilankovitchคือชุดของการเปลี่ยนแปลงแบบเป็นวัฏจักรในลักษณะของวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ แต่ละวัฏจักรมีความยาวแตกต่างกัน ดังนั้นในบางช่วงเวลา ผลกระทบของวัฏจักรเหล่านี้จะเสริมกัน และในบางช่วงเวลาจะหักล้างกัน (บางส่วน)

มีหลักฐานที่แน่ชัดว่าวัฏจักร Milankovitch ส่งผลต่อการเกิดยุคน้ำแข็งและยุคอบอุ่นภายในยุคน้ำแข็งเดียวกัน ยุคน้ำแข็งปัจจุบันเป็นยุคที่มีการศึกษาและทำความเข้าใจมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วง 400,000 ปีที่ผ่านมา เนื่องจากเป็นช่วงเวลาที่มีแกนน้ำแข็งที่บันทึกองค์ประกอบของบรรยากาศและตัวบ่งชี้อุณหภูมิและปริมาตรน้ำแข็ง ในช่วงเวลานี้ ความถี่ของการเกิดยุคน้ำแข็ง/ยุคอบอุ่นที่สอดคล้องกับช่วงเวลาการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลกตามวัฏจักร Milanković นั้นใกล้เคียงกันมากจนเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลกเป็นสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงนี้ ผลกระทบรวมกันของการเปลี่ยนแปลงระยะห่างจากดวงอาทิตย์ การหมุนควงของแกน โลก และการเปลี่ยนแปลงความเอียงของแกนโลก ทำให้แสงอาทิตย์ที่โลกได้รับกระจายตัวใหม่ การเปลี่ยนแปลงความเอียงของแกนโลกมีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากส่งผลต่อความเข้มของฤดูกาล ตัวอย่างเช่น ปริมาณแสงอาทิตย์ที่ส่องเข้ามาในเดือนกรกฎาคมที่ละติจูด65 องศาเหนือ อาจแตกต่างกันมากถึง 22% (จาก 450 วัตต์/ตารางเมตร^เป็น 550 วัตต์/ตาราง^เมตร ) เป็นที่เชื่อกันโดยทั่วไปว่าแผ่นน้ำแข็งจะขยายตัวเมื่อฤดูร้อนเย็นเกินไปจนไม่สามารถละลายหิมะที่สะสมมาตั้งแต่ฤดูหนาวปีก่อนได้ทั้งหมด บางคนเชื่อว่าอิทธิพลของวงโคจรของโลกนั้นอ่อนเกินไปที่จะกระตุ้นให้เกิดยุคน้ำแข็ง แต่กลไกป้อนกลับอย่างเช่นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์_อาจอธิบายความไม่สอดคล้องกันนี้ได้

แม้ว่าทฤษฎีของมิลานโควิชจะทำนายว่าการเปลี่ยนแปลงแบบวัฏจักรของ องค์ประกอบวงโคจรของโลกสามารถแสดงออกได้ในบันทึกการเกิดธารน้ำแข็ง แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีคำอธิบายเพิ่มเติมเพื่ออธิบายว่าวัฏจักรใดที่สังเกตได้ว่ามีความสำคัญที่สุดในการกำหนดช่วงเวลาของยุคน้ำแข็งและยุคอบอุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในช่วง 800,000 ปีที่ผ่านมา ช่วงเวลาที่เด่นที่สุดของการแกว่งตัวระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคอบอุ่นคือ 100,000 ปี ซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงของความเยื้องศูนย์กลางและ ความ เอียง ของวงโคจร ของโลก อย่างไรก็ตาม นี่เป็นความถี่ที่อ่อนที่สุดในบรรดาความถี่ทั้งสามที่มิลานโควิชทำนายไว้ ในช่วง 3.0–0.8 ล้านปีก่อน รูปแบบการเกิดธารน้ำแข็งที่เด่นที่สุดสอดคล้องกับช่วงเวลา 41,000 ปีของการเปลี่ยนแปลงความเอียง ของแกนโลก (การเอียงของแกนโลก) สาเหตุของการครอบงำของความถี่หนึ่งเมื่อเทียบกับความถี่อื่นยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้และเป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่ แต่คำตอบน่าจะเกี่ยวข้องกับรูปแบบการสั่นพ้องบางอย่างในระบบภูมิอากาศของโลก งานวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าวัฏจักร 100,000 ปีครอบงำเนื่องจากน้ำแข็งทะเลขั้วโลกใต้ที่เพิ่มขึ้นทำให้การสะท้อนแสงอาทิตย์โดยรวมเพิ่มขึ้น^{[ 75 ] [ 76 ]}

คำอธิบายแบบ "ดั้งเดิม" ของ Milankovitch พยายามที่จะอธิบายความโดดเด่นของวัฏจักร 100,000 ปีเหนือวัฏจักร 8 รอบที่ผ่านมาRichard A. Muller , Gordon JF MacDonald [ ^{77 ] [ 78 ] [ 79 ] และ}คนอื่นๆ ได้ชี้ให้เห็นว่าการคำนวณเหล่านั้นเป็นการคำนวณสำหรับวงโคจรสองมิติของโลก แต่วงโคจรสามมิติก็มีวัฏจักรความเอียงของวงโคจร 100,000 ปีเช่นกัน พวกเขาเสนอว่าการเปลี่ยนแปลงในความเอียงของวงโคจรเหล่านี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ เนื่องจากโลกเคลื่อนที่เข้าและออกจากแถบฝุ่นที่รู้จักในระบบสุริยะแม้ว่านี่จะเป็นกลไกที่แตกต่างจากมุมมองแบบดั้งเดิม แต่ช่วงเวลาที่ "คาดการณ์" ในช่วง 400,000 ปีที่ผ่านมานั้นเกือบจะเหมือนกัน ทฤษฎีของ Muller และ MacDonald ในทางกลับกันก็ถูกท้าทายโดย Jose Antonio Rial ^{[ 80 ]}

วิลเลียม รัดดิแมนได้เสนอแบบจำลองที่อธิบายวัฏจักร 100,000 ปี โดยอาศัย ผลกระทบของ การปรับเปลี่ยนของความเยื้องศูนย์ (วัฏจักร 100,000 ปีที่อ่อนแอ) ต่อการหมุนควงของโลก (วัฏจักร 26,000 ปี) ร่วมกับผลตอบรับของก๊าซเรือนกระจกในวัฏจักร 41,000 ปี และ 26,000 ปี ปีเตอร์ ฮุยเบอร์ส ได้เสนอทฤษฎีอีกทฤษฎีหนึ่ง โดยกล่าวว่าวัฏจักร 41,000 ปีนั้นมีอิทธิพลเหนือกว่ามาโดยตลอด แต่โลกได้เข้าสู่โหมดพฤติกรรมภูมิอากาศที่วัฏจักรที่สองหรือสามเท่านั้นที่จะกระตุ้นให้เกิดยุคน้ำแข็ง ซึ่งหมายความว่าคาบเวลา 100,000 ปีนั้นเป็นเพียงภาพลวงตาที่สร้างขึ้นโดยการเฉลี่ยวัฏจักรที่มีระยะเวลา 80,000 และ 120,000 ปีเข้าด้วยกัน^{[ 81 ]}ทฤษฎีนี้สอดคล้องกับแบบจำลองหลายสถานะเชิงประจักษ์อย่างง่ายที่เสนอโดยดิดิเยร์ ปายาร์ด^{[ 82 ]} Paillard เสนอว่าวัฏจักรธารน้ำแข็งในช่วงปลายสมัยไพลสโตซีนสามารถมองได้ว่าเป็นช่วงเปลี่ยนผ่านระหว่างสภาวะภูมิอากาศกึ่งเสถียร 3 สภาวะ การเปลี่ยนผ่านเหล่านี้เกิดจาก การบังคับ ของวงโคจรในขณะที่ในช่วงต้นสมัยไพลสโตซีน วัฏจักรธารน้ำแข็ง 41,000 ปี เป็นผลมาจากการเปลี่ยนผ่านระหว่างสภาวะภูมิอากาศเพียง 2 สภาวะเท่านั้น แบบจำลองพลวัตที่อธิบายพฤติกรรมนี้ได้รับการเสนอโดย Peter Ditlevsen ^{[ 83 ]}ซึ่งสนับสนุนข้อเสนอแนะที่ว่าวัฏจักรธารน้ำแข็งในช่วงปลายสมัยไพลสโตซีนไม่ได้เกิดจากวัฏจักรความเยื้องศูนย์ที่อ่อนแอ 100,000 ปี แต่เป็นการตอบสนองแบบไม่เชิงเส้นต่อวัฏจักรความเอียง 41,000 ปีเป็นหลัก

มีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงอย่างน้อยสองประเภทในการปล่อยพลังงานของดวงอาทิตย์: ^{[ 84 ]}

• นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เชื่อว่าในระยะยาวมาก ๆ พลังงานที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาจะเพิ่มขึ้นประมาณ 7% ทุก ๆ หนึ่งพันล้านปี
• การเปลี่ยนแปลงในระยะสั้น เช่นวัฏจักรจุดบนดวงอาทิตย์และช่วงเวลาที่ยาวนานกว่า เช่น ช่วงMaunder Minimumซึ่งเกิดขึ้นในช่วงที่หนาวที่สุดของยุคน้ำแข็งน้อย

การเพิ่มขึ้นของพลังงานแสงอาทิตย์ในระยะยาวไม่สามารถเป็นสาเหตุของการเกิดยุคน้ำแข็งได้

การปะทุของภูเขาไฟอาจมีส่วนทำให้เกิดและ/หรือสิ้นสุดของยุคน้ำแข็ง ในบางช่วงของสภาพภูมิอากาศโบราณ ระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูงกว่าปัจจุบันถึงสองหรือสามเท่า ภูเขาไฟและการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกมีส่วนทำให้มี CO2 ในบรรยากาศในปริมาณมาก_{คาร์บอนไดออกไซด์}จากภูเขาไฟอาจมีส่วนทำให้เกิดช่วงเวลาที่มีอุณหภูมิโดยรวมสูงสุด^{[ 85 ]}คำอธิบายหนึ่งที่เสนอเกี่ยวกับ ช่วงอุณหภูมิสูงสุดใน ยุคพาลีโอซีน-อีโอซีนคือ ภูเขาไฟใต้ทะเลปล่อยมีเทนจากแคลทเรตและทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นอย่างมากและรวดเร็วของปรากฏการณ์เรือนกระจก^{[ 86 ]} ดูเหมือนว่าจะไม่มีหลักฐานทางธรณีวิทยาสำหรับการปะทุดัง กล่าว ในช่วงเวลาที่เหมาะสม แต่สิ่งนี้ไม่ได้พิสูจน์ว่าการปะทุเหล่านั้นไม่ได้เกิดขึ้น

ยุคทางธรณีวิทยาปัจจุบัน ยุคควอเทอร์นารีซึ่งเริ่มต้นเมื่อประมาณ 2.6 ล้านปีก่อนและต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน^{[ 87 ]}มีลักษณะเป็นช่วงเวลาที่อบอุ่นและเย็นสลับกัน โดยช่วงเวลาที่เย็นเรียกว่ายุคน้ำแข็ง ( ยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารี ) ซึ่งกินเวลานานประมาณ 100,000 ปี และช่วงเวลาที่อบอุ่นเรียกว่ายุคระหว่างน้ำแข็งซึ่งกินเวลานาน 10,000–15,000 ปี ช่วงเวลาที่เย็นครั้งสุดท้ายของยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายสิ้นสุดลงเมื่อประมาณ 10,000 ปีก่อน^{[ 88 ]}ปัจจุบันโลกอยู่ในช่วงยุคระหว่างน้ำแข็งของยุคควอเทอร์นารี ซึ่งเรียกว่ายุคโฮโลซีน

ช่วงธารน้ำแข็งที่สำคัญของยุคน้ำแข็งปัจจุบันในอเมริกาเหนือ ได้แก่ธารน้ำแข็งอิลลิโนเอียนอีเมียนและ วิสคอนซิน นักธรณีวิทยาและนักธรณีสัณฐานวิทยาในยุคควอเทอร์นารีได้เลิกใช้ช่วงธารน้ำแข็งเนบราสกัน แอฟตัน แคนซัน และยาร์มูเทียนในการแบ่งยุคน้ำแข็งในอเมริกาเหนือ ช่วงธารน้ำแข็งเหล่านี้ทั้งหมดถูกรวมเข้าด้วยกันเป็นช่วงก่อนอิลลิโนเอียนในช่วงทศวรรษ 1980 ^{[ 89 ] [ 90 ] [ 91 ]}

ในช่วงยุคน้ำแข็งครั้งล่าสุดของทวีปอเมริกาเหนือ ในช่วงปลายของยุคน้ำแข็งสูงสุดครั้งสุดท้าย (26,000 ถึง 13,300 ปีที่แล้ว) แผ่นน้ำแข็งแผ่ขยายไปถึงประมาณละติจูดที่ 45 องศาเหนือแผ่นน้ำแข็งเหล่านี้มีความหนา 3 ถึง 4 กิโลเมตร (1.9 ถึง 2.5 ไมล์) ^{[ 90 ]}

ยุคน้ำแข็งวิสคอนซินส่งผลกระทบอย่างกว้างขวางต่อภูมิทัศน์ของทวีปอเมริกาเหนือ ทะเลสาบใหญ่ทั้งห้า (Great Lakes)และทะเลสาบฟิงเกอร์เลคส์ (Finger Lakes)ถูกกัดเซาะโดยน้ำแข็ง ทำให้หุบเขาเก่าลึกขึ้น ทะเลสาบส่วนใหญ่ในมินนิโซตาและวิสคอนซินถูกกัดเซาะโดยธารน้ำแข็ง และต่อมาก็เต็มไปด้วยน้ำที่ละลายจากธารน้ำแข็ง ระบบระบายน้ำ ของแม่น้ำทีส์ (Teays River) เดิม ถูกเปลี่ยนแปลงอย่างมากและเปลี่ยนรูปร่างไปเป็น ระบบระบายน้ำ ของแม่น้ำโอไฮโอ (Ohio River ) แม่น้ำสายอื่นๆ ถูกสร้างเขื่อนและเปลี่ยนเส้นทางไปยังลำน้ำใหม่ เช่นน้ำตกไนแอการา (Niagara Falls ) ซึ่งก่อให้เกิดน้ำตกและหุบเขาที่งดงาม เมื่อกระแสน้ำไหลไปกระทบกับหน้าผาหินปูน น้ำตกอีกแห่งที่คล้ายกัน ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่อุทยานแห่งรัฐคลาร์ก (Clark Reservation State Park)ใกล้กับเมืองไซราคิวส์ รัฐนิวยอร์กปัจจุบันแห้งไปแล้ว

พื้นที่ตั้งแต่ลองไอส์แลนด์ไปจนถึงแนนทักเก็ต รัฐแมสซาชูเซตส์เกิดจากตะกอนธารน้ำแข็งและทะเลสาบจำนวนมากบนแผ่นดินแคนาดาตอนเหนือเกือบทั้งหมดเกิดจากการกระทำของธารน้ำแข็ง เมื่อธารน้ำแข็งถอยร่นและฝุ่นหินแห้ง ลมได้พัดพาวัสดุเหล่านั้นไปไกลหลายร้อยไมล์ ก่อตัวเป็นชั้นดินเลสส์หนาหลายสิบฟุตในหุบเขามิสซูรีการยกตัวของแผ่นดินหลังยุคน้ำแข็งยังคงเปลี่ยนแปลงรูปร่างของทะเลสาบทั้งห้าและพื้นที่อื่นๆ ที่เคยอยู่ภายใต้น้ำหนักของแผ่นน้ำแข็ง

พื้นที่ ที่เรียกว่า "เขตไร้ธารน้ำแข็ง " (Driftless Area)ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของรัฐวิสคอนซินทางตะวันตกและตะวันตกเฉียงใต้ รวมทั้งบางส่วนของรัฐมินนิโซตาไอโอวาและอิลลินอยส์ ที่อยู่ติดกันนั้น ไม่ได้ถูกปกคลุมด้วยธารน้ำแข็ง

แม้ว่ายุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายจะสิ้นสุดลงเมื่อกว่า 8,000 ปีที่แล้ว แต่ผลกระทบของมันยังคงสัมผัสได้ในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น น้ำแข็งที่เคลื่อนตัวได้กัดเซาะภูมิทัศน์ในแคนาดา (ดูหมู่เกาะอาร์กติกของแคนาดา ) กรีนแลนด์ ยูเรเซียตอนเหนือ และแอนตาร์กติกาก้อนหินขนาดใหญ่ ที่กระจัดกระจาย ตะกอนธารน้ำแข็ง เนิน ดินรูปกลอง สันตะกอนธารน้ำแข็งฟยอร์ดทะเลสาบรูปหม้อ เนินตะกอนธารน้ำแข็งแอ่งธาร น้ำแข็ง และ ยอดเขา หินแหลม เป็นต้น ล้วนเป็นลักษณะทั่วไปที่หลงเหลืออยู่จากธารน้ำแข็ง น้ำหนักของแผ่นน้ำแข็งนั้นมหาศาลมากจนทำให้เปลือกโลกและเนื้อโลกเสียรูป หลังจากแผ่นน้ำแข็งละลาย พื้นที่ที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งก็ยกตัวขึ้นเนื่องจากความหนืด สูง ของเนื้อโลกการไหลของหินเนื้อโลกซึ่งควบคุมกระบวนการยกตัวจึงช้ามาก โดยมีอัตราประมาณ 1 เซนติเมตรต่อปี ใกล้กับศูนย์กลางของพื้นที่ยกตัวในปัจจุบัน

ในช่วงยุคน้ำแข็ง น้ำจากมหาสมุทรถูกดึงไปก่อตัวเป็นน้ำแข็งในละติจูดสูง ทำให้ระดับน้ำทะเลทั่วโลกลดลงประมาณ 110 เมตร เผยให้เห็นไหล่ทวีปและเกิดสะพานเชื่อมแผ่นดินระหว่างทวีปต่างๆ ทำให้สัตว์สามารถอพยพได้ ในช่วงยุคน้ำแข็งละลาย น้ำแข็งที่ละลายแล้วไหลกลับสู่มหาสมุทร ทำให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น กระบวนการนี้อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในแนวชายฝั่งและระบบน้ำ ส่งผลให้เกิดแผ่นดินที่จมอยู่ใต้น้ำใหม่ แผ่นดินที่โผลขึ้นมาใหม่เขื่อนน้ำแข็ง พังทลาย ทำให้ ทะเลสาบเค็ม ขึ้นเขื่อนน้ำแข็งใหม่ก่อตัวขึ้นสร้างพื้นที่น้ำจืดขนาดใหญ่ และการเปลี่ยนแปลงทั่วไปของรูปแบบสภาพอากาศในระดับภูมิภาคในวงกว้างแต่ชั่วคราว นอกจากนี้ยังอาจทำให้เกิดยุคน้ำแข็งขึ้นใหม่ ชั่วคราวได้อีกด้วย รูปแบบที่วุ่นวายของการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของแผ่นดิน น้ำแข็ง น้ำเค็ม และน้ำจืดนี้ ได้รับการเสนอให้เป็นแบบจำลองที่เป็นไปได้สำหรับ ภูมิภาค บอลติกและสแกนดิเนเวียรวมถึงพื้นที่ส่วนใหญ่ของอเมริกาเหนือตอนกลางในช่วงปลายยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย โดยแนวชายฝั่งในปัจจุบันเกิดขึ้นในช่วงไม่กี่พันปีที่ผ่านมาของยุคก่อนประวัติศาสตร์ นอกจากนี้ ผลกระทบของระดับความสูงในสแกนดิเนเวียยังทำให้ที่ราบทวีปขนาดใหญ่ที่เคยอยู่ใต้ทะเลเหนือในปัจจุบัน ซึ่งเชื่อมต่อหมู่เกาะอังกฤษกับทวีปยุโรป จมอยู่ใต้น้ำ^{[ 92 ]}

การกระจายตัวใหม่ของน้ำแข็งและน้ำบนพื้นผิวโลกและการไหลของหินในชั้นแมนเทิลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสนามโน้มถ่วงรวมทั้งการเปลี่ยนแปลงในการกระจายตัวของโมเมนต์ความเฉื่อย ของโลก การเปลี่ยนแปลงของโมเมนต์ความเฉื่อยเหล่านี้ส่งผลให้ ความเร็วเชิงมุมแกนหมุนและการสั่นไหวของการหมุนของโลก เปลี่ยนแปลงไปด้วย

น้ำหนักของมวลพื้นผิวที่กระจายตัวใหม่ทำให้ธรณีภาค รับน้ำหนักมากขึ้น ส่งผลให้เกิดการโค้งงอและทำให้เกิดความเครียดภายในโลก การมีอยู่ของธารน้ำแข็งโดยทั่วไปจะยับยั้งการเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนด้านล่าง^{[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]}ในระหว่างการละลาย ของธารน้ำแข็ง รอยเลื่อนจะเกิดการเลื่อนตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดแผ่นดินไหวแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นใกล้ขอบน้ำแข็งอาจเร่งการแตกตัวของน้ำแข็งและอาจเป็นสาเหตุของเหตุการณ์ไฮน์ริช [ ^{96 ] เมื่อ}น้ำแข็งถูกกำจัดออกไปมากขึ้นใกล้ขอบน้ำแข็ง จะทำให้เกิด แผ่นดินไหวภายในแผ่นเปลือกโลก มากขึ้น และปฏิกิริยาตอบสนองเชิงบวกนี้อาจอธิบายถึงการยุบตัวอย่างรวดเร็วของแผ่นน้ำแข็งได้

ในทวีปยุโรป การกัดเซาะของธารน้ำแข็งและ การทรุด ตัวเนื่องจากน้ำหนักของน้ำแข็งได้ก่อให้เกิดทะเลบอลติกซึ่งก่อนยุคน้ำแข็งนั้นเป็นแผ่นดินทั้งหมดที่ถูกระบายน้ำโดยแม่น้ำอีริดาโนส

จากประมาณการในอดีตเกี่ยวกับระยะเวลาระหว่างยุคน้ำแข็งที่ประมาณ 10,000 ปี ทำให้เกิดความกังวลในช่วงทศวรรษ 1970 ว่ายุคน้ำแข็งครั้งต่อไปจะใกล้เข้ามาแล้ว^{[ 97 ]} ปัจจุบัน ผลกระทบจากมนุษย์ถูกมองว่าอาจทำให้ช่วงเวลาที่อบอุ่นซึ่งยาวนานผิดปกติอยู่แล้วนั้นยาวนานขึ้นไปอีก^{[ 98 ] [ 99 ]}ยุคน้ำแข็งมีวัฏจักรประมาณ 100,000 ปี แต่ยุคน้ำแข็งครั้งต่อไปอาจถูกหลีกเลี่ยงได้เนื่องจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของมนุษย์^{[ 50 ]}ตามที่ Stephen Barker จากมหาวิทยาลัยคาร์ดิฟฟ์ กล่าวไว้ว่า หากไม่มีการแทรกแซงของมนุษย์ การเกิดยุคน้ำแข็งครั้งต่อไปของโลกจะ "เกิดขึ้นภายใน 11,000 ปีข้างหน้า และจะสิ้นสุดลงในอีก 66,000 ปีข้างหน้า" ^{[ 100 ]}

รายงานปี 2015 จากโครงการ Past Global Changes Project ระบุว่า การจำลองแสดงให้เห็นว่า การเกิดยุคน้ำแข็งครั้งใหม่ไม่น่าจะเกิดขึ้นภายในอีกประมาณ 50,000 ปีข้างหน้า ก่อนที่ปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ในซีกโลกเหนือจะลดลงอย่างมากในฤดูร้อนครั้งต่อไป "หากความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ_ยังคงสูงกว่า 300 ppm หรือการปล่อยก๊าซคาร์บอนสะสมเกิน 1,000 Pg C" (เช่น 1,000 กิกะตันคาร์บอน) "การเกิดยุคน้ำแข็งจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศต่ำกว่าระดับก่อนยุคอุตสาหกรรมภายใน 10,000 ปีข้างหน้าเท่านั้น_...เมื่อพิจารณาจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากกิจกรรมของมนุษย์อย่างต่อเนื่อง_การเริ่มต้นของยุคน้ำแข็งไม่น่าจะเกิดขึ้นในอีก 50,000 ปีข้างหน้า เนื่องจากช่วงเวลาสำหรับการลดลงของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์_และอุณหภูมิไปสู่ค่าที่ไม่ถูกรบกวนในกรณีที่ไม่มีการกำจัดอย่างแข็งขันนั้นยาวนานมาก [IPCC, 2013] และมีเพียงแรงกระตุ้นจากการหมุนรอบแกนโลกที่อ่อนแอเท่านั้นที่เกิดขึ้นในสองรอบการหมุนรอบแกนโลกถัดไป" ( วัฏจักรการหมุนรอบดวงอาทิตย์ใช้เวลาประมาณ 21,000 ปี ซึ่งเป็นเวลาที่ จุดใกล้ ดวงอาทิตย์ที่สุดเคลื่อนที่ครบรอบปีสุริยคติ ) ^{[ 101 ]}

วิกิบุ๊คเรื่องธรณีวิทยาประวัติศาสตร์มีหน้าหนึ่งที่กล่าวถึงหัวข้อ: ยุคน้ำแข็ง

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับยุคน้ำแข็ง

Wikisourceมีเนื้อหาบทความ" ยุคน้ำแข็ง " จากหนังสือ " The New Student's Reference Work "

• การแตกสลายของยุคน้ำแข็ง (Cracking the Ice Age) ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 4 กันยายน 2017 ในWayback Machineจาก PBS
• รินา ทอร์ชินสกี (9 ส.ค. 2021) "นักวิทยาศาสตร์เปิดเผย 'สัตว์ยุคน้ำแข็งที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้ดีที่สุดเท่าที่เคยพบ'"" . AccuWeather . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 9 สิงหาคม 2021 . เรียกดูเมื่อวันที่ 9 สิงหาคม 2021 .
• เรย์โม, เอ็ม. (กรกฎาคม 2554). "ภาพรวมของสมมติฐานการยกตัวและการผุกร่อน" . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 22 ตุลาคม 2551
• Eduard Y. Osipov, Oleg M. Khlystov. ธารน้ำแข็งและการไหลของน้ำละลายสู่ทะเลสาบไบคาลในช่วงยุคน้ำแข็งสูงสุดครั้งสุดท้ายเก็บถาวรเมื่อ 2016-03-12 ที่Wayback Machine
• แบล็ก, อาร์. (9 มกราคม 2012). "การปล่อยก๊าซคาร์บอน 'จะชะลอการเกิดยุคน้ำแข็ง'"" . วิทยาศาสตร์และสิ่งแวดล้อม. ข่าวบีบีซี . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 23 ตุลาคม 2018. เรียกดูเมื่อวันที่ 20 มิถุนายน 2018. "