Вчені показали, що тривалість дня на Землі залишалася незмінною в епоху нудного або пустельного мільярда. Дослідження опубліковано в журналі Nature Geoscience.
Тривалість дня — період за який Земля робить один оборот навколо своєї осі — не є незмінним. В минулому добу на Землі були набагато коротше, ніж зараз. Більшість моделей припускають, що тривалість дня змінювалася поступово. Міжнародна група дослідників показала, що це не так протягом майже мільярда років залишалася практично незмінною і становила близько 19 годин.
Результати моделювання тривалості денного дня в минулому. Ілюстрація: Ross Mitchell, Uwe Kirscher, Nature Geoscience
Традиційно для оцінки тривалості дня в минулому геологи використовують «записи» з особливих осадових порід, що зберегли дрібномасштабні шаруватість в приливних мулистих мілинах. Якщо порахувати кількість осадових шарів на місяць, викликаних приливними коливаннями, можна визначити кількість годин в добі в ту чи іншу епоху. Але подібні записи рідкісні, а ті, що збереглися, часто оскаржуються.
Дослідники використовували альтернативний підхід — циклостратиграфію. Це геологічний метод, в якому використовується ритмічне нашарування осадових порід для виявлення астрономічних циклів Міланковича (зміни кількості світла, що досягає Землі), які відображають те, як зміни орбіти і обертання Землі впливають на клімат.
Дослідники проаналізували дані про цикли Міланковича, отримані при вивченні осадових порід за останні роки. Їх статистичний аналіз вказує на стабілізацію тривалості земної доби між 2 і 1 млрд років тому, в середині протерозойської ери. Ця епоха відома як нудний мільярд, який відрізнявся кліматичною стабільністю, низьким рівнем кисню в атмосфері і дуже повільною еволюцією живих організмів.
Дослідники вважають, що тривала стабілізація пов’язана з рівновагою у двох протиборчих силах — приливний вплив Місяця і Сонця. Крім припливів в океані, пов’язаних з тяжінням Місяця, на Землі також спостерігаються сонячні припливи, пов’язані з нагріванням атмосфери в денний час.
Вплив сонячних і місячних припливів на обертання Землі. Ілюстрація: Ross Mitchell, Uwe Kirscher, Nature Geoscience
Сонячні атмосферні припливи не такі сильні, як місячні океанічні, але так було не завжди. Коли в минулому Земля оберталася швидше, тяжіння Місяця було набагато слабкішим. Вплив супутника і зірки різноспрямоване: в той час як Місяць уповільнює обертання Землі, Сонце його прискорює.
«Якби в минулому ці дві протилежні сили стали рівні один одному, такий приливний резонанс привів би до того, що тривалість земного дня перестала б змінюватися і деякий час залишалася постійною», — говорить Уве Кіршер, співавтор дослідження. Саме такі результати показують зібрані дані: тривалість земного дня стабілізувалася приблизно на рівні 19 годин.
Дослідники відзначають, що плато тривалості дня було за значними коливаннями атмосферних умов на ранній Землі: зокрема, Великою подією окислення, при якому рівень кисню піднявся і створив озоновий шар, перш ніж знову впасти. Дослідники вважають, що цей додатковий озон міг поглинути більше сонячного світла, збуджуючи сонячні припливи. Цього могло бути досить, щоб на деякий час збалансувати протиборчі сили.