Звучит удивительно, но продолжительность суток могла определяться количеством кислорода в атмосфере Земли, которое, в свою очередь, определялось обилием фотосинтезирующих организмов.
Сутки на Земле постепенно становятся длиннее, в основном благодаря Луне. Однако, судя по всему, этот процесс идет гораздо менее равномерно, чем представлялось, и по крайней мере один раз увеличение продолжительности дня вообще останавливалось. В течение длительного периода, начавшегося около двух миллиардов лет назад, удлинение полностью прекратилось, что, возможно, было вызвано изменениями в атмосфере Земли.
Если вы относитесь к людям с природной склонностью ложиться спать немного позже каждую ночь, как бы приспосабливаясь к 25-часовому дню, то вы или марсианин (сутки на Марсе длятся 25 часов) или же опередили свое время. Потому что однажды вращение Земли замедлится настолько, что сутки станут на час длиннее. Однако попытки предсказать, когда это произойдет, только что столкнулись с серьезным сбоем.
Взаимодействие между Землей и Луной медленно отталкивает наш спутник, замедляя вращение Земли. Хотя базовую физику этого процесса изучают еще в средней школе, но уловить скорость этого процесса очень сложно. Настолько сложно, что в новом исследовании выяснилось, что мы понимали его неправильно.
“Со временем Луна забирает энергию вращения Земли, выходя на более высокую орбиту, удаленную от Земли, – сказал автор исследования профессор Росс Митчелл из Китайской академии наук. – “А более медленное вращение неизбежно удлиняет день”.
“Большинство моделей вращения Земли логично предсказывают, что чем дальше смотреть в прошлое, ближе к началу появления Луны, тем продолжительность суток последовательно должна быть все короче и короче”, – добавил автор исследования доктор Уве Киршер из Университета Кертина. Однако Митчелл и Киршер пришли к выводу, что после образования Луны земные сутки сначала, как и следовало ожидать, постепенно становились длиннее, но затем остановились на отметке около 19 часов, а после длительного периода удлинение возобновилось.
Интересно, что период незначительных или нулевых изменений длился с двух миллиардов до одного миллиарда лет назад. Это совпадает с эпохой, которую геологи называют “скучным миллиардом”, поскольку в этот период, предшествовавший взрывному росту многоклеточной жизни, мало что произошло. Исследователи не считают это совпадением.
Застой случился потому, что Луна – не единственный небесный объект, влияющий на продолжительность суток. Тепло от Солнца вызывает приливы в атмосфере, которые ускоряют вращение. В настоящее время солнечные приливы намного слабее лунных и лишь немного ослабляют влияние Луны.
Однако когда Луна была ближе, “фрикционная связь между Землей и Луной была слабее из-за более быстрого вращения Земли”, – сказал Митчелл. – “Приливные частоты не резонировали с Землей в глобальном масштабе, что препятствовало передаче энергии”.
Митчелл и Киршер задались вопросом, могла ли сила Луны быть настолько мала в течение некоторого времени, что Солнце полностью компенсировало ее, и их работа подтверждает это предположение. Даже при относительной слабости Луны для этого потребовалось бы более мощное солнечное влияние, которое авторы объясняют составом атмосферы того времени, когда уровень кислорода был низким, а озона – высоким.
“Солнечные приливы вызываются поглощением солнечного света водяным паром и озоном, – сказал Митчелл. -”Это было возможно только в период между Великим событием окисления (Кислородной катастрофой) и повышением уровня О2, которое стимулировало зарождение животных – в результате чего геология снова стала интересной”.
В документе объясняется, почему Луна способна забирать энергию вращения, потому что день намного короче, чем месяц, который требуется Луне для обращения вокруг Земли. “Океаническая приливная выпуклость Земли смещена вперед к Луне. Это смещение оказывает на Луну крутящий момент”, – пишут авторы в своей работе.
Кстати, на Марсе, напротив, Фобос, орбита которого короче марсианских суток, постепенно подтягивается к планете приливной выпуклостью, хотя этому процессу препятствует отсутствие водоемов.
Измерения длины дня в далеком прошлом традиционно опирались на тонкие осадочные слои в древних приливных илистых отмелях. Иногда они могут быть настолько подробными, что можно подсчитать количество дней между месячными приливными циклами.
Но лишь немногие места достаточно отчетливы, чтобы использовать их таким образом. Поэтому часто ученым удается лишь примерно определить, сколько длился день в определенных временных точках.
Поэтому Митчелл и Киршер использовали циклы Миланковича на орбите Земли. “Два цикла Миланковича, прецессия и наклонность, связаны с колебанием и наклоном оси вращения Земли в пространстве. Поэтому более быстрое вращение ранней Земли может быть обнаружено в более коротких циклах прецессии и наклонности в прошлом”, – сказал Киршер.
Исследование опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Читайте также: Земля таинственным образом стала вращаться быстрее