仰望夜空中的月亮，你絕對想像不到它慢慢遠離地球。 但我們知道情況並非如此。 1969年，美國太空總署阿波羅任務在月球上安裝了反射板。 這些都顯示月球目前每年遠離地球3.8厘米。
如果我們採用月球當前的衰退速度並將其投射到過去，我們最終會得到大約15億年前地球與月球的碰撞。 然而，月球是形成的大約45億年前，這意味著當前的衰退率對過去來說是一個糟糕的指導。
與我們的研究人員一起烏得勒支大學和日內瓦大學，我們一直在使用多種技術來嘗試獲取有關太陽系遙遠過去的資訊。
我們最近發現了一個完美的地方，可以揭示我們正在遠離的月球的長期歷史。 這是不是透過研究月球本身，而是透過讀取地球上古代岩石層中的訊號。
層間讀取
在美麗的卡里基尼國家公園在澳洲西部，一些峽谷沖破了 25 億年前的有節奏的層狀沉積物。 這些沉積物是帶狀鐵礦層，由獨特的富含鐵和二氧化矽的礦物層曾經廣泛沉積在海底，現在在地殼最古老的部分發現。
懸崖暴露於霞飛瀑布展示了厚度不足一公尺的紅棕色鐵礦層如何定期與較暗、較薄的地平線交替出現。
較暗的層段由較軟的岩石組成，更容易受到侵蝕。 仔細觀察露頭會發現有一種更規則的、較小規模的變化。 岩石表面被流經峽谷的季節性河水磨過，呈現出白色、紅色和藍灰色交替層的圖案。
1972年，澳洲地質學家AF Trendall提出了關於這些古老岩層中可見的不同規模的循環、循環模式的起源。 他認為這些模式可能與過去所謂的「米蘭科維奇週期」所引起的氣候變遷有關。
週期性氣候變遷
米蘭科維奇循環描述地球軌道形狀及其軸方向的微小週期性變化如何影響地球接收的陽光分佈多年來。
目前，占主導地位的米蘭科維奇週期每 400,000 年、100,000 年、41,000 年和 21,000 年變化一次。 這些變化在很長一段時間內對我們的氣候產生了強有力的控制。
過去米蘭科維奇氣候強迫影響的關鍵例子是：極冷或者溫暖時期， 也更濕潤或乾燥地區的氣候條件。
這些氣候變遷極大地改變了地球表面的條件，例如湖泊的大小。 它們是對撒哈拉沙漠的周期性綠化和深海氧氣含量低。 米蘭科維奇週期也影響了動植物群的遷移與演化包括我們的自己的物種。
並且可以透過這些更改的簽名來讀取沉積岩的周期性變化。
記錄的擺動
地球和月球之間的距離與米蘭科維奇週期之一的頻率直接相關 -氣候歲差週期。 這個週期是由進動運動（擺動）或地球自轉軸隨時間變化的方向所引起的。 目前這個週期的持續時間約為 21,000 年，但在過去，當月球距離地球較近時，這個週期會更短。
這意味著，如果我們能夠先在古老的沉積物中找到米蘭科維奇週期，然後找到地球擺動的訊號並確定其週期，我們就可以估計沉積物沉積時地球和月球之間的距離。
我們先前的研究表明米蘭科維奇週期可能保存在南非的一個古老的帶狀鐵礦層中，從而支持了特倫德爾的理論。
澳洲的帶狀鐵礦構造可能是沉積在同一個海洋就像大約 25 億年前的南非岩石。 然而，澳洲岩石的周期性變化更好地暴露出來，使我們能夠以更高的分辨率研究這些變化。
我們對澳洲帶狀鐵礦地層的分析表明，岩石包含多種尺度的周期性變化，大約以 10 和 85 公分的間隔重複。 將這些厚度與沉積物沉積的速率結合，我們發現這些週期性變化大約每 11,000 年和 100,000 年發生一次。
因此，我們的分析表明，在岩石中觀察到的 11,000 個週期很可能與氣候歲差週期有關，其週期比目前的約 21,000 年要短得多。 然後我們使用這個進動訊號計算出24.6億年前地球與月球的距離。
我們發現當時月球距離地球大約6萬公里（這個距離大約是地球週長的1.5倍）。 這將使一天的長度比現在短得多，大約為 17 小時，而不是現在的 24 小時。
了解太陽系動力學
天文學研究提供了模型我們太陽系的形成， 和對當前狀況的觀察。
我們的學習和其他人的一些研究是唯一獲得太陽系演化真實資料的方法之一，對於地月系統的未來模型。
令人驚訝的是，過去的太陽系動力學可以透過古代沉積岩的微小變化來確定。 然而，一個重要的數據點並沒有讓我們充分了解地月系統的演化。
我們現在需要其他可靠的數據和新的建模方法來追蹤月球隨時間的演變。 我們的研究團隊已經開始尋找下一組岩石，它們可以幫助我們發現更多太陽系歷史的線索。
約書亞·戴維斯，教授，地球與大氣科學，蒙特婁魁北克大學 (UQAM)和瑪格麗特·蘭廷克，博士後研究員，地球科學系，威斯康辛大學麥迪遜分校
