Невже людство робило все неправильно? Ми зайняті поглядом у космос за допомогою наших футуристичних надпотужних телескопів, зачарованих ефірними туманностями та іншими дивовижними об’єктами, і намагаємося розгадати добре збережені таємниці Всесвіту. Виявляється, скромним стародавнім молюскам теж є що розповісти.
Нове дослідження, опубліковане в журналі Американського геофізичного союзу Paleoceanography and Paleoclimatology, надає докази того, що тривалість дня на Землі зросла з крейдового періоду. Дослідження має назву « Хімічна мінливість піддобового масштабу в aТоррейтес СанчесіRudist Shell: наслідки для палеобіології рудістів і циклу день-ніч крейди ». Головний автор – Нілс де Вінтер, геохімік-аналітик з Вріє Universiteit Brussels.
The Крейдяний період розпочався приблизно 145 мільйонів років тому (млн. років назад) і закінчився приблизно 65 мільйонів років тому. У той час існувало сімейство молюсків, нині вимерлих, наз молюски рудист . Вони побудували рифи, як і сучасні корали. Молюски рудист швидко росли, тобто вони лежали кільцями росту, як на дереві. Але замість того, щоб ростове кільце щороку, вони відкладали по одному щодня. У дослідженні команда вчених використовувала лазери, щоб розрізати шкаралупу на дрібні скибочки. Це дозволило команді підрахувати кільця набагато точніше, ніж звичайний метод: за допомогою мікроскопа.
У своїй роботі автори відзначають, що техніка має великий потенціал. «У поєднанні з довгостроковими кліматичними записами така висока роздільна здатність, «моментальні» реконструкції покращують поточне розуміння динаміки тепличного клімату та впливу швидкої зміни клімату на навколишнє середовище».
Молюски Рудист були різноманітною родиною молюсків. Угорі ліворуч — сучасна, «звичайна» двостулка. Решта — різні молюски рудисти. Авторство зображення: Діаграма Шуманна і Штаубера (1997; Kleine Senckenbergreihe 24: 117-122).
«У нас є приблизно чотири-п’ять точок даних на день, і це те, чого ви майже ніколи не отримуєте в геологічній історії. В основному ми можемо подивитися на день 70 мільйонів років тому. Це доволі дивовижно», – сказав провідний автор де Вінтер в a прес-реліз .
Дослідники використовували ці кільця зростання «високої роздільної здатності», щоб обчислити тривалість доби в крейдовому періоді. Вони обчислили як кількість днів у році, 70 мільйонів років тому, так і тривалість кожного дня. Результат?
Ще в крейдовий період, коли динозаври ходили по Землі, планета оберталася швидше. Земля оберталася 372 рази на рік, у порівнянні з 365 обертами в кожному сучасному році. Отже, кожен день був приблизно на 30 хвилин коротшим, о 23,5 години. Але дослідження також розповідає нам дещо про історію Місяця.
У своїй статті автори пишуть: «Комбінація підрахунку шарів, спектрального аналізу хімічної циклічності та підрахунку хімічних шарів показує, що рудист осаджував 372 добових пластини на рік, демонструючи, що тривалість дня збільшилася з пізньої крейди, як передбачали астрономічні моделі».
Кільця росту в раковинах древніх молюсків називаються пластинками. Існують річні кільця, двотижневі кільця, пов’язані з припливами, і добові або добові кільця. Розділи, показані в A, B і C, показані в порядку віку оболонки, при цьому крайні праві частини A і B відповідають крайнім лівим частинам B і C відповідно (зростання зліва направо). Відстані між червоними точками представляють один рік зростання (на основі записів стабільних ізотопів кисню). Відстані між зеленими точками представляють пучки пластин довжиною 0,6 мм?, пов'язані з двотижневим припливним циклом. Окремі дрібні добові пластинки позначені чорними лініями. Авторство зображення: de Winter et al, 2020.
Вчені вже знали, що в минулому Земля оберталася швидше, хоча у них ніколи не було такого роду доказів. Ці докази також проливають світло на відносини між Землею і Місяцем.
Тривалість земного року була постійною, оскільки Земля рухається по одній і тій же орбіті навколо Сонця. Але протягом цього року дні стають довшими, і з кожним роком їх стає все менше. Ось тут і припливи Землі.
Припливи на Землі викликані силою тяжіння Місяця і Сонця, а також обертанням Землі. Тертя від цих припливів гальмує обертання Землі, фактично сповільнюючи його. Але потім припливи трохи прискорюють Місяць на його орбіті. Прискорюючись, він віддаляється від Землі. Отже, коли обертання Землі сповільнюється, Місяць віддаляється зі швидкістю приблизно 3,82 сантиметра (1,5 дюйма) на рік. Ми знаємо це через лазерні відбивачі що місії Аполлона залишили на Місяці.
Місячний лазерний експеримент з місії Аполлон-11. Авторство зображення: НАСА – архів NASA Apollo http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/alsj/a11/AS11-40-5952.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia. org/w/index.php?curid=719521
Але ця швидкість віддалення від Землі не була лінійною. Якщо порахувати назад, це означає, що всього 1,4 мільярда років тому Місяць був би прямо всередині Землі. Але ми знаємо, що Місяць набагато старший за цей час і, ймовірно, утворився з уламків, які виникли в результаті а зіткнення між Землею і протопланетою Тейя приблизно 4,5 мільярда років тому.
Місяць може бути настільки близько до Землі лише завдяки Радіус Роша . Це точка, в якій гравітація Землі переважить тяжіння Місяця, розірвавши Місяць на частини. У системі Земля-Місяць це приблизно 9500 км (5900 миль). Важко уявити, щоб Місяць коли-небудь був настільки близько до Землі.
Отже, ці стародавні раковини молюсків допомагають нам зрозуміти історію довгих відносин між Землею та Місяцем. Але в нашому розумінні є великі прогалини і є великі питання. Як далеко був Місяць 100 мільйонів років тому, 500 мільйонів років тому або навіть мільярд років тому? Як змінювалися припливи, швидкість обертання та відстань Місяць-Земля з часом? Чи вплинули ці фактори на розвиток життя на Землі та клімат?
Графік тривалості дня за біоархівами. Чорні символи ілюструють оцінки з різних біоархівів у науковій літературі. Три кольорові лінії представляють еволюцію добових і річних циклів Землі відповідно до трьох різних моделей: моделі океану, моделі постійного розсіювання та астрономічної моделі. Авторство зображення: de Winter et al, 2020.
Як це часто буває в науці, відповіді призводять до більш детальних запитань. Провідний автор де Вінтер та його колеги сподіваються знайти ще більше стародавніх скам’янілостей, щоб надати більше знімків стародавньої історії Землі. І надати додаткові відповіді на наші запитання.
де Вінтер та інші автори вважають, що техніка двостулкових раковин має великий потенціал. Автори пишуть: «Отже, це дослідження відкриває шлях для щоденних масштабних реконструкцій палеосередовища та інтенсивності сонячного світла на геологічних часових шкалах з черепашок двостулкових, потенційно дозволяючи дослідникам подолати розрив між кліматичними та погодними реконструкціями».