Более 60 лет назад миссия НАСА «Аполлон» оставила на Луне отражающие панели. Это позволило ученым понять, что спутник Земли ежегодно удаляется от нашей планеты почти на 4 сантиметра. Но новое исследование позволило не только рассчитать, каким было расстояние между Землей и ее спутником 2,5 миллиарда лет назад, но и понять, чем часы дня в то время отличались от сегодняшних, пишет «Phys.org».
Группа ученых из университетов Утрехта и Женевы использовала комбинацию методов, чтобы узнать больше о далеком прошлом нашей Солнечной системы. В ходе исследований ученые нашли идеальное место, которое помогло раскрыть тайны долгой истории медленно удаляющейся от нас Луны. Для этого ученые сосредоточились не на изучении самого спутника Земли, а на маркерах в древних слоях горных пород нашей планеты.
Исследователи сосредоточились на изучении горных пород в национальном парке Кариджини в Западной Австралии. Здесь несколько ущелий прорезаны слоистыми отложениями возрастом около 2,5 миллиарда лет. Это полосчатые железные образования, которые когда-то широко отлагались на дне древнего океана.
Ученые обнаружили, что слои красно-коричневой железной породы чередовались с более темными и тонкими слоями через равные промежутки времени. Более темные слои представляют собой более мягкие породы, которые более подвержены эрозии. При ближайшем рассмотрении ученые обнаружили, что в породах есть и более мелкие слои — они представляют собой узор из белых, красноватых и голубовато-серых слоев.
В своих исследованиях ученые обратились к работе геолога Алека Трендала. Еще в 1972 году он поставил вопрос о происхождении циклических закономерностей, наблюдаемых в древних слоях горных пород. Затем он предположил, что их образование может быть связано с прошлыми изменениями климата, вызванными так называемыми циклами Миланковича.
Эти циклы представляют собой небольшие периодические изменения формы земной орбиты и ориентации оси нашей планеты. Они влияют на распределение солнечного света, которое Земля получает в течение нескольких лет.
В настоящее время доминирующие циклы Миланковича меняются каждые 400 000 лет, 100 000 лет, 41 000 лет и 21 000 лет. Эти изменения оказывают сильное влияние на климат Земли в течение длительных периодов времени. Примерами эффектов циклов Миланковича являются периоды экстремальной жары или холода, а также более влажные или засушливые периоды, такие как периодическое озеленение пустыни Сахара.
Эти климатические изменения сильно изменили состояние поверхности Земли, например размер озер. Они также являются объяснением низкого уровня кислорода в глубинах океана. Циклы Миланковича также повлияли на миграцию и эволюцию флоры и фауны, включая наши собственные виды. И следы этих изменений можно прочитать по циклическим изменениям осадочных пород.
Расстояние между Землей и Луной напрямую связано с одним из циклов Миланковича — циклом прецессии климата. Этот цикл возникает из-за прецессии (колебания) или изменения ориентации оси вращения Земли с течением времени. В настоящее время этот цикл составляет примерно 21 000 лет, но в прошлом, когда Луна была ближе к Земле, этот период был бы короче.
Это означает, что если мы сможем обнаружить циклы Миланковича в старых отложениях, а затем найти сигнал колебаний Земли и установить его период, мы сможем оценить расстояние между Землей и Луной в момент отложения отложений.
Эти климатические изменения сильно изменили состояние поверхности Земли, например размер озер. Они объясняют периодическое озеленение пустыни Сахара и низкий уровень кислорода в глубинах океана. Циклы Миланковича также повлияли на миграцию и эволюцию флоры и фауны, включая наши собственные виды.
И следы этих изменений можно прочитать по циклическим изменениям осадочных пород. Именно так и поступили исследователи. Изучая слои горных пород в Национальном парке Карриджини, ученые обнаружили, что полосы железа в Австралии сформировались около 2,5 миллиарда лет назад.
Анализ австралийской формации показал, что местные породы содержат несколько циклических изменений - с интервалами 10 и 85 сантиметров. Сравнив их толщину со скоростью отложения, исследователи обнаружили, что эти циклические изменения происходят каждые 11 000 и 100 000 лет.
Анализ показывает, что 11 000 циклов, наблюдаемых в горных породах, вероятно, связаны с климатическим циклом прецессии, который имеет гораздо более короткий период, чем нынешние ~ 21 000 лет. Затем ученые использовали этот сигнал прецессии для расчета расстояния между Землей и Луной 2,46 миллиарда лет назад.
Ученые установили, что Луна тогда была примерно на 60 000 километров ближе к Земле (это расстояние примерно в 1,5 раза превышает длину окружности Земли). Соответственно, продолжительность дня стала намного короче — примерно 17 часов, а не нынешние 24 часа.
Невероятно, но динамика Солнечной системы в прошлом может определяться небольшими вариациями древних осадочных пород. Однако эти важные данные не дают полного представления об эволюции системы Земля — Луна. Теперь исследователи ищут следующие камни, которые могли бы помочь раскрыть больше подсказок об истории Солнечной системы.
