В бурной истории Земли было время, когда почти все остановилось. Тектоническая активность ослабла, геохимические процессы замедлились, а эволюция жизни в ее простейших формах не приносила большого результата.
Новое исследование предполагает, что этот период, который называют «скучным миллиардом», совпал со временем, когда планета Земля находилась в состоянии устойчивого вращения, вращаясь в пространстве, как шар, один оборот которого занимает всего 19 часов.
Такая стабильность продолжительности земных суток длилась примерно 1 миллиард лет и была результатом хрупкого баланса противоположных сил в далеком прошлом нашей планеты, предполагает исследование геофизиков.
В то время Луна была ближе к Земле и находилась на постоянном расстоянии, не выскальзывая из ее гравитационных объятий, как это было раньше и происходит с тех пор.
«Со временем Луна украла энергию вращения Земли, чтобы вывести себя на более высокую орбиту дальше от Земли», — объясняют ученые в своей опубликованной статье.
В результате внешнего движения Луны вращение Земли замедляется, и наши солнечные дни удлиняются совсем незначительно – мы не замечаем ничтожное дополнение к нашим 24-часовым ежедневным вращениям.
Во многих прошлых исследованиях изучалось, как дни на нашей планете медленно удлиняются, по некоторым недавним оценкам, на 0,000015 секунды в год.
Большинство моделей вращения Земли в исследованиях, предсказывают, что продолжительность дня на нашей родной планете неуклонно увеличивалась в течение последних 3-4 миллиардов лет. Например, исследование 2018 года показало, что один земной день 1,4 миллиарда лет назад длился 18 часов.
Хотя есть другая группа ученых, которые предполагали – еще с 1987 года, – что, возможно, продолжительность земного дня оставалась неизменной в течение длительного периода, прежде чем возобновить свое медленное, устойчивое увеличение до 24 часов, которые мы сегодня называем сутками.
Но трудно найти какие-либо геологические следы, указывающие на изменение вращения Земли. Продолжительность дня можно определить по росту строматолитов, наклоненных к Солнцу, и по приливным ритмитам, образцам грязевых отложений, нанесенных приливами и сохранившихся в горных породах. За исключением того, что они редко сохраняются в далеком прошлом.
В новом исследовании ученые воспользовались потоком геологических данных, появившихся в последние годы. Данные циклостратиграфии представляют собой записи о ритмичных изменениях климата Земли, вызванных астрономическими силами, включая колебание Земли и наклон оси.
«Мы поняли, что наконец-то пришло время проверить своего рода второстепенную, но вполне разумную альтернативную идею о палеовращении Земли», — говорят исследователи.
Их статистический анализ указывает на выравнивание продолжительности земного дня между 2 и 1 миллиардом лет назад, в середине протерозойской эры, кульминацией которой стала «Земля-снежок» и которая предшествовала кембрийскому взрыву жизни.
Задаваясь вопросом, что могло привести раннюю Землю к периоду относительной стабильности, ученые обратились к другим крупным событиям в скалистой истории нашей планеты.
Если их хронометраж верен, плато в продолжительности дня последовало за значительными колебаниями атмосферных условий ранней Земли: в частности, за Великим событием окисления, при котором уровень кислорода повысился и создал озоновый слой, прежде чем снова снизиться.
Ученые говорят, что этот добавленный озон мог поглощать больше солнечного света, чем водяной пар, вызывая на Земле менее известные солнечные приливы, которые пульсируют в атмосфере по мере ее нагревания в течение суток.
Солнечные атмосферные приливы не так сильны, как океанические, управляемые гравитационным притяжением Луны. Но когда в прошлом планета Земля вращалась быстрее, притяжение Луны было бы слабее – на четверть от его нынешней силы.
И если атмосферные приливы ускорились с выбросом озона и солнечного света, как предполагают исследователи, этого могло быть достаточно, чтобы уравновесить противостоящие силы и «погрузить» Землю в очень долгий стабильный период 19-часовых суток.
«В точке резонанса океанические и атмосферные приливные моменты уравновешивались, стабилизируя скорость вращения Земли при постоянной продолжительности дня», — объясняют геофизики.
Конечно, для «дальнейшего тестирования и более точного определения периода резонанса», требуется гораздо больше исследований.
В целом ученые пришли к выводу, что их работа согласуется с идеей о том, что повышение уровня кислорода и развитие сложной жизни на Земле были отложены, «пока резонанс не был нарушен» внезапным изменением климата.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Geoscience.