Во времена протерозойской эры, которая господствовала в период от 2500 до 541,0, 1,0 млн лет назад, длительность суток на Земле составляла всего 18,7 часа. Кроме того, расстояние от планеты до естественного спутника было примерно на 10% короче, чем на сегодняшний день. Столь разительные перемены стали возможны вследствие постепенно изменяющейся эллиптической орбиты. Статья на эту тему опубликована на страницах американского научного издания Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые вычислили, чему равнялись сутки на Земле полтора миллиарда лет назад. Для этого они сопоставили астрономические данные с результатами исследования древних пород.
Американские ученые смогли восстановить историю взаимных «отношений» между Землей и ее единственным естественным спутником Луной и выяснить, чему равнялись сутки на нашей планете более миллиарда лет назад.
То, что благодаря Лунным приливам Земля плавно замедляет вращение вокруг своей оси, известно давно. Таково проявление одного из основных законов механики — закона сохранения момента импульса. Поскольку Луна своим притяжением вызывает на Земле приливы, которые ежесекундно тормозят вращение планеты, часть кинетической энергии системы Земля-Луна постоянно переходит в тепло. Однако замедление вращения Земли, приводящее к увеличению суток, имеет и обратную сторону — сама Луна отдаляется от Земли.
Скорость отдаления Луны удалось измерить не так давно: при помощи уголковых отражателей, оставленных на ее поверхности американскими астронавтами и советскими станциями, было установлено, что расстояние до Луны растет в среднем на 38 миллиметров в год.
Геологи Стивен Мейерс, сотрудник Висконсинского университета, и Альберто Маливерно, работающий на базе Колумбийского университета (США), объединили усилия для создания новой технологии, с помощью которой получили возможность получать достоверные данные об орбите нашей планеты в эпоху протерозоя, основываясь на проработке имеющейся геологической информации.
«По мере удаления Луны Земля уподобляется фигуристу, который замедляет вращение, распрямляя руки», — поясняет Стивен Мейерс, профессор геофизики, автор статьи, опубликованной в журнале PNAS.
«Мы хотели изучить камни возрастом миллиарды лет способом, сравнимым с тем, как мы изучаем современные геологические процессы», — пояснил Мейерс.
На движение Земли в космосе и ее расстояние до Солнца влияют как само Солнце, так и Луна, а также другие планеты Солнечной системы. Изменения в характере этого движения приводят к определяющим изменения климата вариациям солнечного излучения, достигающего поверхности Земли. Вариации эти в честь сербского астрофизика Милутина Миланковича называют циклами Миланковича, которые играют важную роль в климатологии и палеоклиматологии.
Анализируя ископаемые находки, Мейерс и его коллеги изучают изменения климата, происходившие на протяжении последних сотен миллионов лет.
Лезть в более глубокое прошлое, изучать климат на Земле, царивший на Земле миллиарды лет назад, гораздо сложнее, поскольку существующие инструменты, такие как радиоизотопный анализ, не дают той точности, которая необходима для выделения соответствующих циклов.
Усложняют задачу также наше неполное знание истории Луны и теория «орбитального хаоса», предложенная парижским астрономом Жаком Ласкаром в 1989 году. Ласкар показал, что обычные численные методы исследования эволюции Солнечной системы на больших промежутках времени, примерно 100 миллионов лет, перестают работать — мешает хаос.
На движение каждого из тел Солнечной системы влияют множество других тел, небольшие начальные вариации в их движении могут приводить к огромным расхождениям миллионы лет спустя, поэтому оценить эти начальные условия, «отмотав время назад», — чрезвычайно сложная задача.
Просто повернуть процесс отдаления Луны вспять не получилось. Учитывая ее ежегодное отдаление Луны 38,2 миллиметра, ученые высчитали, что такими темпами всего 1,5 млрд лет назад Луна находилась бы так близко от Земли.
В своей статье ученые описали новый статистический метод, позволяющий соотносить астрономические данные с данными геологических находок (астрохронология). Этот метод помогает оглядываться назад в геологическое прошлое нашей планеты, воссоздавать историю Солнечной системы и лучше понимать причины климатических изменений.
В рамках своего эксперимента специалисты изучили циклы Миланковича (колебания достигающего Земли количества солнечного света и радиации на протяжении длительных периодов времени), использовав геологический состав горных пород, образцы которых были взяты в формации Сяолин, чей возраст составляет порядка 1,4 миллиарда лет. Основное внимание уделялось концентрации таких элементов, как алюминий и медь, в сланцах черного и кремниевого видах, так как именно они являются лучшим показателем, демонстрирующим изменения климатических условий.
Ученые выяснили, что 1,4 миллиарда лет назад длительность земных суток была меньше на 5,3 часа, а удаленность от Луны составляла 341 тысячу километров. Ко всему прочему, в то время на один глобальный климатический цикл уходило примерно 14 тысяч лет, на сегодняшний же день эта цифра увеличилась вдвое.
Известно, что изменение эллиптической орбиты нашей планеты воздействуют гравитационные силы Юпитера и Венеры: происходит сплющивание и растягивание, а протяжённость одного цикла составляет около 400 тысяч лет. Примечательно, что данный показатель остается неизменным уже более 215 миллионов лет.
Проведенный анализ показал, что в те времена Луна отдалялась от Земли гораздо медленнее, чем сейчас, и ежегодный прирост суток на Земле был больше современного.
Источники: mirkosmosa.ru, vistanews.ru, Газета.Ru, Proceedings of the National Academy of Sciences
