如今，科学界正在大声疾呼，称地球正在日益被二氧化碳所污染，其后果就是产生“温室效应”，导致地球变暖。据说到21世纪，全球的平均温度可能会上升2℃。这个数字意味着：南北极的冰山会溶化一部分，海平面将升高，一批沿海城市都将陷于汪洋之中。
可是，从地球的长期气候周期来看，这不过是件芝麻小事而已。因为一直以来，地球都处于一种“冰期—冰间期（较暖和）-冰期”的循环当中。大约在2万年前，地球和绝大部分陆地都被厚厚的冰层所覆盖着，某些地方的冰层甚至厚达几千米。由于大量的水囤于冰中，那时的海平面要比现在的低100多米。
冰期的成因
一个多世纪来，科学家们一直都企图解释冰期的成因，但都没有获得圆满的答案。直至最近，研究者根据冰期循环这一现象，分析了南极和格陵兰冰帽中的气泡后，揭示出冰期的大气成分与现在的有很大不同。尤其是饱含温室气体和尘粒，所有这些在冷却地球中都起着重要作用。
一个最有价值的研究，是前苏联和法国联合开发的伏斯克钻孔。这是一项非常艰辛的工作，科学家们花了14年的时间，在冰冷的南极洲挖掘出一个世界最深的人工洞穴，并从深处取得了一个长达2000米的冰芯。之所以这样做，是因为那里的冰层含有10多万年前的大气样品。1988年，科学家把这个冰芯运到了法国地球物理和冰河学实验室进行研究。
伏斯托克冰芯的取得被誉为20年来这一研究领域中最大的成就，它隐藏着有关南极和世界其他区域16万年来的气候消息。这一时间跨度十分重要，因为它覆盖了一个大于完整冰期的时间。我们现在正处于一个冰期结束后的冰间期，而这个冰芯经历了最近一个长达10万年的冰期，还有其他4个来自南极和格陵兰的大冰芯，但它们年龄都比不上前者。
研究发现，冰芯中含有许多气泡，这些气泡中保存了冰期的大气样品，这使得科学家第一次看到了大气在冰期循环中所起的巨大作用。在研究了冰芯和深海芯后，科学家找到了一个冰期循环的模式：地球慢慢地滑入约延续10万年的冰期，此时冰川横行，到处都是水。此后在一个短暂的冰间期中气候逐渐转暖，而我们现在正处于这个短暂的融暖期。现今的冰间期约始于1.1万年前，它将再继续上万年的时间，然后再度进入寒冷世界。这样看来，虽然地球上冰暖相互交替，但还是严寒占上风，大约占80%的时间。
冰期为何会循环
既然地球上的气候是冷暖循环的，那究竟是什么原因触发了这种冷暖循环呢？
大部分科学家认为，这主要源于地球轨道形状的变化。人们在做了进一步的研究后认为，轨道效应虽然是一个“最初一击”的力量，但由此引起的日照面变化对地球温度的影响非常小，仅为0.4℃。更为奇妙的是，为何冰期的时期是10万年左右？而对应的地球轨道变化中则10万年又是变化最小的一种周期。
如今，科学家主要面临两个难题：按轨道效应，温度变化并不大，那么是通过哪些放大机制，让地球变得严寒到冰川铺地呢？又是什么原因，使得地球对10万年周期这样敏感？
科学家们又重新研究冰层，因为它是过去长期覆盖1/4大陆面积的冰期的标志。科学家们设想：当地球轨道发生变化时，地球的敏感区域首先会受到日照面变化的影响。具体地说，在夏季，如果加拿大北部日照减弱，那么冬季留下的积雪将终年不化，如此年复一年，这个区域本来冬积夏溶的冰层现在就更会一年年地扩大，最终可向南伸展直至美国纽约。这一大规模的冰川显然成了寒冷的放大器，原先日照面变小仅限于加拿大北部，相应地变冷的地方也仅限于那一区域，但随着冰川日益大，它在更大面积上反射日光，这就大大降低气温，因而十分显著地也就加剧了轨道效应。
大面积的厚冰层也可解释10万年的周期。因为冰层变厚，它下面的大地被压得慢慢下沉，甚至在今天，我们还可以见到一个反证：斯堪的那维亚半岛和其他一度埋于厚冰之下的区域，它们今天因释去了冰层的重负而在缓慢地升起。由于地壳对冰的压力反应很慢，在时间上也是一个几万年数量级的过程。一些专家提出，地质学上的惰性时间可能将气候变化时间调节到10万年的周期上。
不过，尽管用冰层和其他物理机制来解释冰期的过程相当成功，但最近从伏斯托克冰芯的研究揭示出，化学物质和生命物质的变化，也是这种大气候循环的重要媒剂。
物理化学变化对冰期循环的影响
科学家们发现：在大气成分变化中，二氧化碳并不是唯一的参与者，其他如甲烷和硫酸盐粒子等，也会参与其中。在冰期中，甲烷降低，而硫酸盐粒子处于峰值。从冰芯中可以看到，这些尘粒在南极洲有较多积累。在众多而复杂的因素中，理清了这些物质跟温度的关系后，原因几乎就不解自明了，因为它们都属于温室气体的成分，有助于加热大气；而硫酸盐粒子则刚好相反，它具有促进云层生成的作用，进而助长云层对日光的反射，从而使大气冷却。
大气中的这些化学成分的变化，代表了冰期世界曾经发生的一些变化。理论家和电脑专家曾利用这些数据在电脑上进行模拟试验，十分逼真地重现了这种大气候系统的周期变化。
科学家们相信，化学物质的变化具有很大的意义，其中二氧化碳的变化似乎更关键。这也使得人们马上想到了海洋，因为大气中二氧化碳的含量仅及海洋的1/50.他们的研究也的确看到，海洋中二氧化碳的含量与冰期中二氧化碳（密度）的起伏关系密切。既然海洋参与这一大气候系统，那么海洋中的生物也不甘落后。许多电脑模拟说明，海洋生物的光合作用对气候也有一定的影响。海洋中二氧化碳的含量与冰期中二氧化碳（密度）的起伏关系密切。既然海量繁殖。它们的光合作用使得大气中的二氧化碳含量减少，从而促进全球趋向寒冷。不仅如此，它们还可能产生硫化物，这些分子一旦进入大气，便会形成硫酸粒子，促进云层的扩大而反射更多的日光。
目前，科学界们还不能彻底解释冰期的循环之谜，但基本上已经有个大概的轮廓了。而传统的地球轨道效应仅仅是其中的因素之一，现在我们可以看到，它的成因要复杂得多，既有天文的，也有地质和物理的，甚至还有生物学因素。
新知博览——世界上最大的冰架
世界最大的冰架面积约52万平方千米，相当于一个法国的面积。冰架四周冰壁呈陡峭之势，异常险峻。1841年1月5日，一支英国海军探险队乘坐2艘特别加固的三桅木船，穿过通往南极洲的太平洋浮冰区，试图对地球南磁极的位置进行确定。4天后，他们在四天后驶出浮冰区继续前行，不料在1月11日，迎面一堵硕大无比的冰壁将他们的去路挡住了。由于这次探险队的队长名叫罗斯，因此他们发现的这座巨大冰架就以他的姓氏命名了。
罗斯冰架填满了南极的一个巨大海湾，面积与法国相近，位于爱德华七世半岛与罗斯岛之间，东西长约800千米，南北最宽约970千米，冰架靠海边缘高60米，接近陆地的边缘最厚达750米。冰架就像一个巨大的浮筏，在港湾漂浮，以每天1.5～3米的速度向海洋延伸。几条大冰川从遥远的山脉流来，在冰架后部施压，增加它的体积；冰架下极冷的海水不断冻结，增加其厚度。冰架靠近陆地处形成的裂隙，宽达几千米，待裂隙伸展割裂巨大冰块时，就已经形成了巨大的冰山。目前，已经发现的最大冰山面积为3.1万平方千米。
古希腊人曾经作出断言说，一定有一块大陆位于南半球陆，以和地处北半球的欧亚大陆相平衡。但南极地区长期以来，一直没有被探索。古希腊人的这种观点在早期的地图上反映了出来，在荷兰著名地图绘制家麦卡托（1512～1595年）绘制的地图上，就画了一块大陆在南极附近。不过，1578年德雷克爵士航海时被风暴吹到遥远的南方后，并没有任何的陆地迹象在那里发现。
200年后的库克船长为寻找这块大陆用了3年的时间，但直到越过南纬70？也没有发现任何大陆的踪迹。但他仍然相信有一块大陆存在于南极附近，它是汇入南极海洋的冰川的源头。
直到1820年，南极半岛被一艘英国皇家测量船发现了，第二年就有猎人来到这个地方。捕鲸业在19世纪末取代了捕海豹业。科学探察和捕鲸活动在该地区迅速开发展，但浮冰遍布的海洋对通向南极仍然是一个障碍。
南极洲有达3500米的冰原覆盖厚度，在世界上的大陆中，海拔最高，一半地区高达2000米，许多活火山在此分布，位于罗斯岛上的埃伯斯火山是其中最大的一个。南极比撒哈拉沙漠还要干燥，是世界上最干旱的大。年降雪量内陆只有50厘米，沿海为500厘米。
尽管冰架是南极的屏障，但是探险家还是登上了南极大陆，并在那里设立了科学考察站。在那里，科学家们还发现了许多动植物化石，这些化石证明南极洲一度是冈瓦纳古陆的一部分，同时科学家还证实了地球臭氧层的确出现了空洞。