Często narzekamy, że doba ma tylko 24 godziny. Trudno w tym czasie zmieścić się ze wszystkim, co chcielibyśmy zrobić. Ale i tak mamy dużo szczęścia. W pewnym okresie historii naszej planety doba była aż o pięć godzin krótsza. Ten epizod trwał bardzo długo, bo aż miliard lat.
Dlaczego tak było? Co sprawiło, że przez bardzo długi czas Ziemi wystarczyło zaledwie 19 godzin, by dokonać pełnego obrotu wokół własnej osi? Dwóch naukowców spróbowało odpowiedzieć na te pytania, sięgając do danych geologicznych. Badacze postawili hipotezę, że – wbrew temu, co wcześniej sądzono – okres obrotu Ziemi bardzo długo w ogóle się nie zmieniał.
Jak Księżyc wpływa na długość ziemskiej doby?
O tym, że kiedyś doby na Ziemi trwały znacznie krócej, wiadomo od dawna. Miliardy lat temu Księżyc znajdował się bliżej naszej planety. Naturalny satelita stopniowo oddala się od nas, pochłaniając energię ruchu obrotowego Ziemi. W rezultacie Ziemia kręci się coraz wolniej – tak jak łyżwiarz robiący piruet z wyciągniętymi rękami. Dokonanie pełnego obrotu wokół własnej osi zajmuje Ziemi coraz więcej czasu, a nasze dni się wydłużają.
Dzieje się to jednak w tempie niezauważalnym dla człowieka. Kilka lat temu naukowcy policzyli, że nasza doba wydłuża się o 0,000015 sekundy na rok. W 2018 roku wykazano zaś, że 1,4 mld lat temu dzień na Ziemi trwał zaledwie 18 godzin.
Od tej pory miał się stopniowo wydłużać. Jednak czy proces ten zachodził równomiernie przez cały czas? Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie „Nature Geoscience” wykazuje, że tak nie było. Przez bardzo długi okres – zwany „nudnym miliardem” lat – doba na naszej planecie trwała dokładnie 19 godzin.
Jak określa się długość ziemskiej doby w przeszłości?
Ustalenie, ile dawniej trwał dzień na Ziemi, nie jest prostą sprawą. O dystansie dzielącym kiedyś Księżyc od Ziemi naukowcy mogą wnioskować jedynie pośrednio – np. badając pewne typy osadów powstające pod wpływem przypływów i odpływów (wywoływanych przez wpływ grawitacyjny Księżyca na naszą planetę).
Tym razem dwóch geofizyków – Ross Mitchell z Chińskiej Akademii Nauk i Uwe Kirscher z Uniwersytetu Curtin w Australii – wykorzystali zgromadzone w ciągu kilku ostatnich lat dane cyklostratygraficzne. Cyklostratygrafia bada, jak zmiany klimatu wywołane przez cykle astronomiczne wpływają na powstanie i układ skał osadowych.
Analiza statystyczna wykazała, że dwa miliardy lat temu rozpoczął się długi okres, kiedy ziemska doba miała stałą długość. Przypadł on na proterozoik i trwał aż miliard lat.
Dlaczego Ziemia znalazła się w równowadze?
Dlaczego do tego doszło? Według badaczy, to efekt wcześniejszej gwałtownej zmiany w składzie ziemskiej atmosfery. Ok 2,4-2 mld lat temu miała miejsce tzw. katastrofa tlenowa. W jej wyniku do atmosfery dostało się mnóstwo tlenu i powstała warstwa ozonowa.
Warstwa ozonowa pochłania więcej promieniowania słonecznego niż para wodna. W atmosferze – silnie podgrzewanej w ciągu dnia – powstawał mniej znany rodzaj sił pływowych. Wywoływały one przeciwny efekt do pływów, których źródłem jest Księżyc.
Pływy wywoływane przez Księżyc spowalniały ruch obrotowy Ziemi, wydłużając dzień. Pływy związane z wpływem Słońca na atmosferę bogatą w tlen przyspieszały go, skracając dzień. W rezultacie planeta znalazła się w stanie równowagi, w którym utrzymywała się aż przez miliard lat.
Naukowcy podkreślają, że konieczne są dalsze badania, które potwierdziłyby ich hipotezę. Są też zdania, że „nudny miliard” skończył się w wyniku nagłej zmiany klimatycznej. Było to kluczowe dla dalszego rozwoju życia na Ziemi. „Dłuższe dni, które nastąpiły później, dawały fotosyntezującym bakteriom więcej światła słonecznego” – napisali w swojej pracy. Dzięki temu pojawiły się warunki, w których mogły rozwinąć się bardziej zaawansowane formy życia.
Źródła: Nature Geoscience, phys.org, ScienceAlert
