抬头看着月亮在夜空中，你绝对想象不到它正在慢慢远离地球。 但我们知道情况并非如此。 1969 年，美国宇航局的阿波罗任务在月球上安装了反射板。 这些都表明月球目前每年远离地球3.8厘米。
如果我们将月球目前的衰退速度推回到过去，我们最终会得到大约15亿年前地球和月球的碰撞。 然而，月球是形成的大约45亿年前，这意味着当前的衰退率对过去来说是一个糟糕的指导。
与我们的研究人员一起乌得勒支大学和日内瓦大学，我们一直在使用多种技术来尝试获取有关太阳系遥远过去的信息。
我们最近发现了一个完美的地方来揭示我们远离月球的长期历史。 这是不是通过研究月球本身，而是通过读取地球上古代岩石层中的信号。
层间读取
在美丽的卡里吉尼国家公园在西澳大利亚，一些峡谷冲破了 25 亿年前的有节奏的层状沉积物。 这些沉积物是带状铁矿层，由独特的富含铁和二氧化硅的矿物层曾经广泛沉积在海底，现在在地壳最古老的部分发现。
悬崖暴露于霞飞瀑布展示了厚度不足一米的红棕色铁矿层如何定期与较暗、较薄的地平线交替出现。
较暗的层段由较软的岩石组成，更容易受到侵蚀。 仔细观察露头会发现存在额外规则的、较小规模的变化。 岩石表面被流经峡谷的季节性河水抛光，呈现出白色、红色和蓝灰色层交替的图案。
1972年，澳大利亚地质学家AF Trendall提出了关于这些古老岩层中可见的不同规模的循环、循环模式的起源。 他认为这些模式可能与过去由所谓的“米兰科维奇周期”引起的气候变化有关。
周期性气候变化
米兰科维奇循环描述地球轨道形状及其轴方向的微小周期性变化如何影响地球接收的阳光分布多年来。
目前，占主导地位的米兰科维奇周期每 400,000 年、100,000 年、41,000 年和 21,000 年发生变化。 这些变化在很长一段时间内对我们的气候产生了强有力的控制。
过去米兰科维奇气候强迫影响的关键例子是：极冷或者温暖时期， 也更湿润或干燥地区的气候条件。
这些气候变化极大地改变了地球表面的条件，例如湖泊的大小。 它们是对撒哈拉沙漠的周期性绿化和深海氧气含量低。 米兰科维奇周期也影响了动植物群的迁徙和进化包括我们的自己的物种。
并且可以通过这些变化的签名来读取沉积岩的周期性变化。
记录的摆动
地球和月球之间的距离与米兰科维奇周期之一的频率直接相关？气候岁差周期。 这个周期是由进动运动（摆动）或地球自转轴随时间变化的方向引起的。 目前这个周期的持续时间约为 21,000 年，但在过去，当月球距离地球较近时，这个周期会更短。
这意味着，如果我们能够首先在古老的沉积物中找到米兰科维奇周期，然后找到地球摆动的信号并确定其周期，我们就可以估计沉积物沉积时地球和月球之间的距离。
我们之前的研究表明米兰科维奇周期可能保存在南非的一个古老的带状铁矿层中，从而支持了特伦德尔的理论。
澳大利亚的带状铁矿构造可能是沉积在同一个海洋就像大约 25 亿年前的南非岩石一样。 然而，澳大利亚岩石的周期性变化更好地暴露出来，使我们能够以更高的分辨率研究这些变化。
我们对澳大利亚带状铁矿地层的分析表明，岩石包含多种尺度的周期性变化，大约以 10 到 85 厘米的间隔重复。 将这些厚度与沉积物沉积的速率相结合，我们发现这些周期性变化大约每 11,000 年和 100,000 年发生一次。
因此，我们的分析表明，在岩石中观察到的 11,000 个周期很可能与气候岁差周期有关，其周期比目前的约 21,000 年要短得多。 然后我们使用这个进动信号计算24.6亿年前地球与月球的距离。
我们发现当时月球距离地球大约6万公里（这个距离大约是地球周长的1.5倍）。 这将使一天的长度比现在短得多，大约为 17 小时，而不是现在的 24 小时。
了解太阳系动力学
天文学研究提供了模型我们太阳系的形成， 和对当前状况的观察。
我们的学习和其他人的一些研究是获得太阳系演化真实数据的唯一方法之一，对于地月系统的未来模型。
令人惊奇的是，过去太阳系的动力学可以通过古代沉积岩的微小变化来确定。 然而，一个重要的数据点并没有让我们充分了解地月系统的演化。
我们现在需要其他可靠的数据和新的建模方法来追踪月球随时间的演变。 我们的研究团队已经开始寻找下一组岩石，它们可以帮助我们发现更多有关太阳系历史的线索。
约书亚·戴维斯，教授，地球与大气科学，蒙特利尔魁北克大学 (UQAM)和玛格丽特·兰廷克，博士后研究员，地球科学系，威斯康星大学麦迪逊分校
