一塊埋在地下數百萬年的岩石已成為了解地球自轉的新時鐘。 對白堊紀時代雙殼類貝殼化石的分析表明,7,000 萬年前,我們星球的白天縮短了半小時。
反過來,了解這一點現在可以幫助科學家更準確地拼湊出正在慢慢遠離我們的地球。
了解地球自轉如何隨時間變化是一個非常有趣的挑戰。 我們無法確切地回去體驗它或記錄它;我們無法準確地回顧它。 相反,我們必須依賴我們的星球如何記錄這些變化。
例如,透過研究古代岩石中記錄的太陽輻射的變化如何與數萬年的太陽週期相匹配,科學家最近能夠確定地球的日子只是18小時長約14億年前。
但事實證明,要取得更精細的資訊有些困難。 這裡是一種已滅絕的雙殼類動物托雷特·桑切斯發揮作用。T. sanchezi來自一群被稱為粗體動物的雙殼類動物,它們在白堊紀-古近紀滅絕事件6600 萬年前,今天已經不存在類似的東西了。
它們的形狀有點像花瓶,較寬的一端有一個蓋子; 這些雙殼類在珊瑚礁生態系中占主導地位。 但它們確實與現代蛤有一些共同點 - 其中之一是它們的殼以每天層數。
您大概可以猜到這是怎麼回事。 就像年輪包含訊息關於它們生長的年份,也可以分析那些貝殼環。 具體來說,它們可以在亞日時間尺度上揭示水的狀況,例如溫度和化學成分,向我們展示這些動物的生活方式。
“我們每天大約有四到五個數據點,這是地質史上幾乎從未獲得過的東西,”地球化學家尼爾斯·德溫特解釋比利時布魯塞爾自由大學。 “我們基本上可以看到7000萬年前的一天。這真是太神奇了。”
該隊獲得單T. sanchezi化石並對其進行了各種分析技術,包括質譜、顯微鏡、穩定同位素分析和微 X 射線螢光。
對貝殼的化學分析顯示,7,000 萬年前海洋溫度高出許多。 雙殼類動物在夏季溫度達到 40 攝氏度(104 華氏度)、冬季溫度超過 30 攝氏度(86 華氏度)的水域中繁衍生息。
貝殼環也顯示出季節性變化。 例如,在現代蛤中,冬季生長的層會顏色較深。 這種季節性變化使科學家能夠在貝殼中看到的線條圖案內識別每年的時間尺度,因為季節環彼此匹配。
研究小組利用這個面向來計算雙殼類動物生存時的白天長度。 他們確定他們的化石T. sanchezi已經活了九年了。 然後,他們透過目視和化學方法對每年的年輪進行了計數。 如果你今天這樣做,你每年會獲得 365 枚戒指 - 但他們卻得到了 372 枚。
我們知道一年的長度或多或少保持不變,因為地球軌道沒有改變。 因此,這意味著一天的長度(由地球自轉速度決定)肯定發生了變化,從那時起從 23.5 小時延長到 24 小時。
地球自轉正在減慢的說法實際上已得到充分證實,而且它與月球有著明確的聯繫,因為地球自轉的減慢是由地球潮汐的摩擦引起的。 有趣的是,這種效應被稱為潮汐摩擦力。
這些潮汐是由月球引力引起的,導致潮汐膨脹。 然而,地球的自轉使凸起物稍微傾斜於月球在地球軌道上的位置。 這會在兩個天體之間產生旋轉力,從而加速月球,使其逐漸遠離地球。
目前,月球正以大約每年 3.82 公分(1.5 吋),透過使用雷射的精確測量確定被標記彈開阿波羅任務期間太空人將其安置在那裡。
如果我們用這個速率來推斷 45 億年前(當我們認為它形成時)月球的初始位置,有些事情就不成立了:衛星會如此接近我們的星球,它會被潮汐力撕裂。
這使得科學家得出結論,隨著時間的推移,月球遠離的速度可能發生了變化——甚至加速了。 但很難確定它在任何給定時間點上移動的速度到底有多快。
找到更多的地質記錄來計算地球歷史上不同時刻的白天長度將有助於我們更精確地繪製月球的加速度; 反過來,我們就能知道月球何時形成。 找到這些數據點正是團隊希望做的事情,甚至是更古老的軟體動物貝殼化石。
但這還不是全部。 研究還表明,貝殼環在白天生長得更快。 研究人員表示,這表明T. sanchezi與光合生物形成了共生關係-類似今天的巨蛤,與藻類有共生關係。
“到目前為止,所有已發表的關於粗體動物光共生的論點基本上都是推測性的,僅基於暗示性的形態特徵,並且在某些情況下明顯是錯誤的,”古生物學家彼得‧斯克爾頓說開放大學的教授,他沒有參與這項研究。
“這篇論文是第一篇為支持該假設提供令人信服的證據的論文。”
光是看著一個舊貝殼就能看出這一切,真是太瘋狂了,對吧?
該研究發表於古海洋學和古氣候學。