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7000万年前地球上一天只有23.5小时,14亿年前一天更短

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一块被埋在地下数百万年的岩石现已成为了解地球自转的新时钟。对白垩纪双壳类动物化石的剖析标明,7000万年前地球一天的时刻要比现在短半个小时。

反过来,了解这一点现在能够协助科学家更准确地拼凑出月球缓慢远离地球的速度。

了解地球自转是怎么跟着时刻而改动的是一个适当风趣的应战。究竟,咱们不能回到曩昔去体会或记载它;相反,咱们有必要依托咱们的星球怎么记载这些随时刻的改动。

例如,经过研讨古代岩石中记载的太阳辐射改动怎么与数万年的太阳周期相匹配。但现实证明,获取更细粒度的信息有些应战性。这便是一种被称为Torreites sanchezi的双壳类动物灭绝的原因。T. sanchezi来自于一群被称为厚壳蛤类的双壳类动物,它们在6600万年前的白垩纪-古近纪灭绝工作中被灭绝,当今日却没有相似的物种存在。

这些双壳类动物的形状有点像花瓶,较宽的一端有个盖子,它们操纵着珊瑚礁生态体系。但它们的确与现代蛤蜊有一些共同之处——其中之一便是它们的壳每天都以一层的速度成长。

你大约能猜到它的走向。就像树木的年轮包含了它们成长年份的信息相同,这些贝壳年轮也能够被剖析。具体来说,它们能够在亚日尺度上提醒水的状况,比方温度和化学成分,向咱们展现这些动物是怎么日子的。

比利时布鲁塞尔自在大学的地球化学家尼尔斯•德•温特解说说:“咱们每天大约有4到5个数据点,这在地质学前史上几乎是从未有过的。”“咱们基本上能够看到7000万年前的一天。这是件很风趣的工作。”

研讨小组获得了一个独自的T. sanchezi化石,并对其进行了多种剖析技能,包含质谱、显微镜、安稳同位素剖析和微x射线荧光。

对贝壳的化学剖析标明,海洋在7000万年前比现在温暖得多。这种双壳类动物在夏日水温到达40摄氏度(104华氏度),冬天水温超越30摄氏度(86华氏度)的水域中繁衍生息。

壳环也显现出时节改动;例如,在现代蛤蜊中,冬天成长的蛤蜊层色彩会更深。这样的时节改动使得科学家们能够在贝壳中看到的线型形式中识别出每年的时刻尺度,由于时节环是彼此匹配的。

研讨小组用这一特点来核算双壳类动物存活的天数。他们确认化石T. sanchezi活了9年。然后,使用视觉和化学的办法核算每年的年轮。假如你今日这样做,一年便是365个环,但成果得到的却是372个环。

咱们知道一年的长度大致坚持不变,由于地球的轨迹没有改动。因而,这意味着一天的长度——由地球自转速度决议——必定发生了改动,从那时起从23.5小时延长到24小时。

地球自转速度变慢的现实现已被很好地证明了,并且这与月球有着决议性的联络,由于地球自转的减速是由地球潮汐的冲突引起的。风趣的是,这种效应被称为潮汐冲突。

这些潮汐是由月球引力引起的,月球引力使潮汐胀大。可是,地球的自转使这一凸起的方位略早于月球在地球轨迹上的方位。这就产生了两个物体之间的旋转力,使月球加快,使其逐步远离地球。

现在,月球正以每年约3.82厘米(1.5英寸)的速度绕地球轨迹运转,这是由阿波罗使命期间宇航员在月球上放置的符号物反射激光所进行的准确丈量所确认的。

假如咱们用这个速率来揣度45亿年前月球的初始方位(当咱们以为它构成的时分),有些工作就不成立了:卫星会离咱们的星球很近,近到会被潮汐力撕裂。

这让科学家们得出结论,月球移动的速度或许跟着时刻的推移而改动——加快。但在任何给定的时刻点上,咱们很难确认它移动的速度到底有多快。

假如找到更多的地质记载,让咱们核算地球前史上不同时期的天数,将有助于咱们更准确地制作月球的加快度;反过来,咱们就能知道月球是什么时分构成的。而找到这些数据点正是该团队期望做的,即使是更陈旧的软体动物壳化石。

但这还不是悉数。研讨还发现,贝壳的年轮在白日长得更快。研讨人员说,这标明T. sanchezi与光合生物构成了一种共生联系——相似于今日的巨型蛤,它们与藻类有一种共生联系。

古生物学家彼得•斯凯尔顿(Peter Skelton)没有参加这项研讨,他说:“到现在为止,一切宣布的关于厚壳蛤类的光共生现象的观念基本上都是估测性的,仅仅是依据一些有暗示含义的形状特征,并且在某些情况下显着是过错的。”

“这篇论文是第一次供给支撑这一假定的令人信服的依据。”

你只看一个旧贝壳就能知道这么多,是不是很风趣?

这项研讨宣布在《古海洋学和古气候学》杂志上。

14亿年前,地球的一天只要18个小时长

或许你觉得不过才比现在短半小时,没什么好吃惊的,可是2018年的一项研讨,追溯了14亿年前地球和月球之间的联系,发现在那个时分,一天刚好18个小时。

这意味着,从那以后,咱们添加了额定的6个小时,或多或少——或许,均匀每年添加0.00001542857秒。

原因是月球不断地,并且十分十分细微地,远离咱们。14亿年前,它离地球很近,而地球的自转速度更快。

威斯康星大学麦迪逊分校的地球科学家斯蒂芬•迈耶斯说:“跟着月球的远离,地球就像一个旋转的花样滑冰运动员,当他们扩展手臂时,速度会减慢。”

研讨小组使用了一种叫做地理时代学的技能,将地质记载与地理学理论联络起来,重建了地球和太阳系的前史。

更具体地说,他们使用了一种叫做“米兰科维奇周期”的东西,即地球环绕太阳轨迹的改动、轴向歪斜、轴向进动,或许地球轴向太阳的方向和远离太阳方向的摇摆所引起的地球气候的改动。

这导致了不同纬度的太阳辐射量的改动,这些气候改动记载在古代岩石和化石中。

使用地理时代学,科学家们能够研讨地球的气候以及它与太阳系中其他天体的联系,这些天体能够追溯到数亿年前。由于轨迹改动而引起的气候改动称为轨迹逼迫。

但要追溯到更早的地质记载,即数十亿年前,就比较困难了,由于放射性同位素等时代测定技能还不行准确,无法确认这么长远曾经的地质循环。

另一个杂乱的问题是混沌太阳系理论——该理论以为,跟着时刻的推移,太阳系中的物体变得越来越紊乱,而不是有规矩的、高度可猜测的轨迹。

经过研讨地质记载,有或许确认太阳系是怎么随时刻发生改动的。迈耶斯和搭档曾证明了这一点,其时他们宣布了一篇论文,依据科罗拉多岩层的堆积层,展现了9千万年前地球和火星之间的彼此作用。

他们说,这是关于混沌太阳系的第一个清晰的依据。

可是回到更长远的时代会带来更多的问题。例如,月球现在正以每年3.82厘米(1.5英寸)的速度远离地球。咱们知道月球现已有45亿年的前史了,假如咱们以现在的速度来计算,月球应该在15亿年前就现已十分挨近地球了,也便是上文所说的会被地球的引力撕裂。

迈耶斯与哥伦比亚大学的地球科学家阿尔贝托•马尔因弗诺(Alberto Malinverno)一起开发了一个名为TimeOptMCMC的体系,它结合了地理学理论、地质数据和一种叫做贝叶斯反演的计算办法来协助处理不确认性。

他们将其应用于两个岩层,一个是来自我国北部的14亿年前的夏马岭地层,另一个是来自南大西洋沃尔维斯脊的5500万年前的记载。他们发现他们能够核算出地球和月球之间的间隔,地球轨迹的改动,乃至14亿年前一天的长度。

使用TimeOptMCMC对下马岭组进行的地月间隔重建显现,曩昔月球离地球的移动速度更慢,这意味着咱们每年添加的时刻在不断添加。

这意味着,咱们的日子正以每年0.000018秒的速度变长,这一结论是有用的。

在未来,研讨人员想要用他们的办法来重建数十亿年前太阳系的演化。

“地质记载是前期太阳系的地理台。”迈耶斯说,“咱们看到的是它的脉动节奏,保存在岩石和生命的前史中。”

原文来历:https://www.sciencealert.com/old-shell-reveals-earth-s-days-were-half-an-hour-shorter-70-million-years-ago

https://www.sciencealert.com/earth-days-getting-longer-lunar-retreat-astrochronology

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