Исследование показало, что земные сутки длились всего 19 часов на протяжении миллиарда лет
Кажется, что смена дня и ночи — незыблемый и постоянный ритм нашей планеты. Однако новое исследование, проведённое международной группой учёных, рисует иную картину глубокого прошлого. Оказывается, вращение Земли не всегда замедлялось плавно. Примерно на миллиард лет, в период между двумя и одним миллиардом лет назад, продолжительность земных суток застыла на отметке около 19 часов. Это открытие не только меняет представления об эволюции системы Земля — Луна, но и предлагает новую связь между космической механикой, атмосферой планеты и развитием жизни.
Долгое время господствовала модель постепенного и неуклонного замедления вращения Земли из‑за приливного воздействия Луны. Притяжение спутника создаёт в океанах приливную волну, которая из‑за вращения планеты оказывается чуть впереди Луны. Эта асимметрия действует как тормоз, передавая энергию вращения Земли Луне и заставляя её удаляться, а наши сутки — удлиняться. Однако анализ геологических данных показал, что эта простая картина неполна.
Ключ к разгадке лежал в древних горных породах. Исследователи из Института геологии и геофизики Китайской академии наук и Университета Кёртина в Австралии во главе с геофизиком Россом Митчеллом и Уве Киршером применили метод циклостратиграфии. Он позволяет выявлять в осадочных породах ритмические patterns, связанные с циклами Миланковича — периодическими изменениями орбиты и оси вращения Земли, влияющими на климат. Поскольку частота некоторых из этих циклов напрямую зависит от скорости вращения планеты, они служат природными часами, записавшими продолжительность древних суток.
Собрав и проанализировав множество таких данных, учёные обнаружили поразительную аномалию. На протяжении целого миллиарда лет, в эпоху, которую геологи иногда называют «скучным миллиардом» из‑за кажущегося застоя в биологической эволюции, длина земного дня практически не менялась, остановившись на 19 часах. Статистический анализ чётко указывает на этот переломный момент в истории вращения планеты.
Объяснение этому феномену предлагает гипотеза приливного резонанса. Помимо лунных океанических приливов, существуют и солнечные атмосферные приливы. Солнце нагревает атмосферу, создавая в ней регулярные волны давления. В отличие от лунных, которые тормозят вращение, солнечные атмосферные приливы при определённых условиях могут его ускорять. Исследователи полагают, что в тот период истории эти две противоположные силы — лунное торможение и солнечное ускорение — идеально уравновесились. Земля попала в гравитационный «капкан», где её вращение стабилизировалось.
Для поддержания такого баланса на 19‑часовых сутках атмосфера древней Земли должна была обладать особыми свойствами, позволяющими солнечным приливным волнам распространяться быстрее, чем сегодня. Интересно, что этот период совпадает по времени с ключевыми изменениями в составе атмосферы, в частности с Великим кислородным событием. Появление значительного количества кислорода и, как следствие, озонового слоя, поглощающего солнечное излучение на больших высотах, могло кардинально изменить динамику атмосферных приливов, усилив их и позволив им вступить в противовес с лунным воздействием.
Последствия этой миллиардолетней паузы простираются далеко за пределы хронометрии. Стабильное вращение могло влиять на тектоническую активность, потенциально делая её менее интенсивной и замедляя круговорот веществ, что, в свою очередь, могло ограничивать доступность питательных элементов для жизни. Возможно, это одна из причин, объясняющих замедление биологической эволюции в «скучном миллиарде».
Кроме того, короткие 19‑часовые сутки накладывали физические ограничения на фотосинтезирующие организмы, сокращая время для продуктивного преобразования солнечной энергии. Это могло сдерживать накопление кислорода в атмосфере. Согласно предложенной модели, лишь после того, как система вышла из резонанса и сутки начали вновь удлиняться, условия стали благоприятными для значительного роста уровня кислорода и последующего взрывного развития сложных форм жизни в неопротерозойскую эру.
Таким образом, исследование демонстрирует глубокую и неожиданную взаимосвязь. Космическая механика, атмосферная химия, климат и биологическая эволюция оказываются звеньями одной цепи. Ритм вращения планеты, который мы воспринимаем как данность, в прошлом был динамической силой, которая могла диктовать условия для всего живого. Открытие миллиардолетней паузы — не просто уточнение геофизической модели, это новый взгляд на историю Земли как на сложную систему, где даже длина дня могла стать решающим фактором в великой истории жизни.
