Земля нажала на паузу во времени: загадочный резонанс удерживал короткие сутки миллиард лет

Земля не всегда жила в ритме привычных нам 24 часов. Геологические данные показывают, что в далёком прошлом планета пережила длительный период почти неизменной продолжительности суток. Этот необычный баланс сил повлиял не только на вращение Земли, но и на развитие жизни. Об этом сообщает Earth.

Когда сутки были короче привычных

Современные сутки кажутся неизменной константой, однако в масштабах геологического времени это далеко не так. Новое исследование указывает, что примерно от двух до одного миллиарда лет назад один земной день длился около 19 часов. Такой вывод основан на анализе осадочных пород, сформировавшихся за последние 2,5 миллиарда лет в разных регионах планеты.

В нормальных условиях вращение Земли постепенно замедляется. Главную роль в этом процессе играют океанские приливы, возникающие под воздействием Луны. Перемещающиеся массы воды создают приливное трение, которое отбирает энергию у вращения планеты и медленно увеличивает продолжительность суток — этот механизм подробно описывается и в материале о том, как вращение Земли замедляется из-за гравитации Луны.

По оценкам NASA, сегодня этот процесс добавляет примерно две тысячные секунды к длине дня за столетие. Однако геологическая летопись показывает, что в прошлом этот механизм работал не всегда линейно.

Резонанс между Луной, Солнцем и атмосферой

Исследование возглавил геофизик Росс Митчелл из Института геологии и геофизики Китайской академии наук. Он и его коллеги использовали метод циклостратиграфии — анализа повторяющихся слоёв пород, отражающих изменения орбитальных и вращательных параметров Земли.

Данные показали существование так называемых плато — промежутков времени, когда продолжительность суток "застревала" на одном уровне. Самым заметным стало плато около 19 часов, длившееся почти миллиард лет.

"Судя по всему, продолжительность земных суток перестала увеличиваться и стабилизировалась на уровне около 19 часов примерно два-один миллиард лет назад", — сказал геофизик Росс Митчелл.

Причина этого явления связана не только с Луной. Помимо океанских приливов, солнечный свет ежедневно нагревает атмосферу, вызывая атмосферные приливы — волны давления, способные слегка ускорять вращение планеты.

Как короткий день повлиял на кислород

Этот период совпал с важным этапом в истории жизни. В то время основными производителями кислорода были фотосинтезирующие микробы — цианобактерии, образующие слоистые маты на мелководье. Днём они выделяли кислород, а ночью частично поглощали его обратно.

Эксперименты и моделирование, проведённые Джудит Клатт и её коллегами, показали, что эффективность такого кислородного баланса напрямую зависит от продолжительности светового дня. При освещении менее 16 часов микробные сообщества в итоге поглощали больше кислорода, чем производили.

Стабильные 19-часовые сутки могли на протяжении сотен миллионов лет ограничивать рост концентрации кислорода. Независимые подтверждения того, что скорость вращения Земли действительно менялась неравномерно, дают и историко-астрономические данные — в частности, древние наблюдения затмений, которые помогли учёным уточнить скорость вращения Земли.

Колебания вращения в наше время

Хотя древнее плато давно осталось в прошлом, вращение Земли продолжает меняться и сегодня. Атомные часы фиксируют колебания длины суток на тысячные доли секунды из года в год. Эти изменения связаны с перераспределением углового момента между атмосферой, океанами и внутренними слоями планеты.

Исследования второй половины XX — начала XXI века показывают, что после исключения влияния ветров и океанских течений остаётся сигнал, связанный с процессами в ядре Земли. В нём обнаружены регулярные колебания и резкие скачки, совпадающие с изменениями магнитного поля.

Эти наблюдения указывают на тонкую связь между глубинными процессами и вращением планеты. Земля, которая когда-то миллиарды лет жила в ритме 19-часового дня, до сих пор хранит эту историю — от древних пород до едва заметных миллисекундных колебаний современных суток.