Луна странным образом повлияла на древнюю Землю 2,5 миллиарда лет назад

Дни длились всего 17 часов из-за разной динамики между нашей планетой и ее спутником.

Недавние исследования показали, что Земля и Луна имели гораздо более тесные отношения около 2,5 миллиардов лет назад: Луна вращалась ближе к нашей планете, а вращение Земли было намного быстрее.

“Эту информацию о динамике Земля-Луна, а также о Солнечной системе можно получить, посмотрев на старые камни”, - говорит Маргрит Лантинк, аспирант-исследователь земли из Университета Висконсин-Мэдисон и ведущий автор последнего исследования. “Это действительно круто”.

Конечно, исследователи не могли с уверенностью сказать расстояние даже между современной Землей и Луной, пока мы впервые не достигли спутника полвека назад. В то время астронавты установили на Луне отражатели, которые можно было увидеть с Земли. Отслеживая их расстояние с течением времени, ученые определили, что Луна удаляется от нас в среднем со скоростью около 3,8 сантиметра в год — из-за постепенного уменьшения энергии приливов, которая замедляет вращение Земли вокруг своей оси.

Беда в том, что было бы невозможно, чтобы этот показатель был одинаковым на протяжении всей истории. “Нынешние темпы удаления Луны слишком высоки для того, что могло бы быть за всю историю”, - говорит Лантинк, добавляя, что если бы это было правдой, Луна столкнулась бы с Землей всего 1,5 миллиарда лет назад.

Предыдущие исследователи использовали такие методы, как изучение древних ископаемых двустворчатых моллюсков, чтобы узнать больше о древней динамике Земля-Луна. Поскольку у этих существ каждый день вырастали крошечные новые слои, ученые могли анализировать слои, чтобы оценить количество дней в году.

Другие методы включали изучение приливных отложений с течением времени, чтобы определить количество дней в лунном месяце. Такого рода подсказки могут помочь нам оценить, насколько близко Луна находилась к Земле в среднем и с какой скоростью вращалась Земля. Но ни один из этих методов не был очень надежным, говорит Лантинк.

Она и ее коллеги хотели повысить надежность — и еще больше расширить доказательства. В своем последнем исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, они обратились к древним скалам на северо-западе Австралии. Породы в Жоффре, входящем в состав железистой формации Брокмана, датируются примерно 2,46 миллиарда лет назад, и регулярные изменения в составе пород могут свидетельствовать об изменениях климата в то время.

Эти климатические закономерности подпадают под циклы Миланковича, группу из трех периодических изменений, вызванных движениями Земли. Первый называется климатической прецессией, и он влияет на направление, в котором направлена ось вращения Земли. В наши дни этот цикл длится около 21 000 лет.

Второй цикл связан с постепенными изменениями наклона или наклона Земли. Этот цикл длится около 41 000 лет. Наконец, цикл эксцентриситета включает в себя изменения эллиптической орбиты нашей планеты вокруг Солнца. Более короткая версия этих циклов длится примерно 100 000 лет.

Каждый из них вызывает изменения в распределении солнечного света, падающего на Землю, — и эти следы можно увидеть на древних скалах, подобно тому, как кольца деревьев раскрывают циклическую природу сезонов в году.

Циклические закономерности в слоях горных пород в железном пласте Брокмана показали, что около 2,46 миллиарда лет назад цикл климатической прецессии был намного короче, чем 21 000 лет, которые требуются сегодня.

Исследователи склонялись к мнению, что эллиптические циклы не сильно изменились за последние 2,5 миллиарда лет, потому что они связаны с другими факторами, не зависящими от динамики Земля-Луна. Но австралийские породы показывают, что в то время циклы прецессии были намного короче.

Например, за один 100 000-летний период цикла эксцентриситета Лантинк и ее команда обнаружили девять прецессионных циклов. Это означает, что каждый цикл прецессии длился бы всего около 11 000 лет. Основываясь на этой более короткой длине, исследователи подсчитали, что Луна находилась примерно в 200 000 милях от Земли, в среднем, 2,46 миллиарда лет назад. Это намного ближе, чем сегодняшнее среднее расстояние в 238 855 миль.

Основываясь на этих выводах, Лантинк говорит, что продолжительность земных дней также была короче (поскольку существует прямая зависимость между прецессионным движением земной оси и скоростью вращения Земли, вращающейся вокруг своей оси). Хотя в году все еще было 365 дней, каждый день длился бы всего 16,9 часа.

На случай, если останутся какие-либо сомнения, в другом исследовании недавно использовались модели для прогнозирования эволюции древней лунной орбиты, а не для изучения древних пород. Эти исследователи получили результаты, аналогичные результатам исследования Лантинка. По ее словам, оба исследования вместе пересматривают то, что мы знаем о динамике Земля-Луна миллиарды лет назад.