Учёные пересмотрели историю вращения Земли и пришли к выводу, что на протяжении примерно миллиарда лет продолжительность суток не увеличивалась, а оставалась почти неизменной на уровне около 19 часов. Это противоречит распространённому представлению о том, что день всё время плавно удлиняется под действием лунных приливов.
Как геологи определили древние сутки
Группа под руководством геофизика Росса Митчелла из Института геологии и геофизики Китайской академии наук собрала большой массив данных по осадочным породам возрастом до 2,5 млрд лет. В таких породах остаются циклические структуры, связанные с изменениями орбиты и вращения Земли, их изучение называют циклостратиграфией.
Анализ показал, что замедление вращения шло не ровно. Вместо плавной кривой на графике появились длинные «плато», когда длина дня почти не менялась, а затем периоды более быстрого роста. Самое заметное плато пришлось на промежуток между двумя и одним миллиардами лет назад, и множество независимых записей указывали на одни и те же значения около 19 часов.
Исследователи сделали вывод, что в этот период Земля находилась в состоянии приливного резонанса, когда разные силы, влияющие на вращение планеты, почти уравновешивали друг друга.
Луна тормозит, атмосфера подталкивает
В обычной ситуации Луна через океанские приливы медленно отбирает у Земли энергию вращения, из-за этого сутки удлиняются. Сейчас, по оценкам, день становится дольше примерно на две тысячные секунды за столетие.
Однако на молодой Земле важную роль играли не только океаны, но и атмосфера. Солнечный нагрев создавал в ней глобальные волны давления, так называемые атмосферные приливы. В определённых условиях они способны не замедлять, а немного ускорять вращение планеты.
По расчётам учёных, в какой-то момент скорость вращения Земли совпала с характерным ритмом этих атмосферных волн. Тогда тормозящее влияние лунных приливов почти полностью компенсировалось ускоряющим эффектом атмосферы, и продолжительность дня зафиксировалась примерно на уровне 19 часов на очень долгий срок.
Как длина дня связана с кислородом и жизнью
Этот странный «застой» во вращении совпал с важным этапом в развитии атмосферы. Основными производителями кислорода тогда были микробные сообщества цианобактерий на мелководье. Днём они выделяли кислород, а ночью часть его снова потребляли.
В лабораторных моделях исследователи проверили, как разная длина суток влияет на такой баланс. При коротких днях микробные маты в сумме поглощали больше кислорода, чем отдавали. Более длинные дни, наоборот, давали атмосфере шанс медленно накапливать кислород.
Стабильные 19-часовые сутки могли на долгий период ограничить рост кислородного уровня и объяснить, почему атмосфера так долго оставалась относительно бедной кислородом, несмотря на существование фотосинтезирующих организмов.
Когда резонанс закончился и сутки снова начали удлиняться по направлению к нынешним 24 часам, светлый период стал длиннее. По мнению учёных, это создало более благоприятные условия для накапливания кислорода и в конечном счёте помогло появиться более сложным формам жизни.
Читайте также:
Больше новостей и эксклюзивных видео смотрите в канале ОСН в MAX.