據美國物理學網6月4日報道，發表在《美國國家科學院院刊》的一項新研究重建了地球與月球的深刻歷史關係。研究者發現：14億年前，地球上的一天只有大概18個小時，這至少在一定程度上是因為月球離地球更近，並改變了地球繞地軸旋轉的方式。
“當月球漸行漸遠時，地球就像一個旋轉的花樣滑冰運動員，伸展手臂的時候就會減慢速度。” 美國威斯康星大學麥迪遜分校的地球科學教授、這項研究的合著者Stephen Meyers解釋道。
該研究描述了一種新的統計方法，將天文理論與地質觀測（天文年代學）聯繫起來，以回顧地球的地質歷史，重建太陽系的歷史，並理解岩石記錄中捕捉到的古代氣候變化。
地球在太空中的運動受到其他天體的影響，比如其他行星和月球。這有助於確定地球自轉的變化和地軸的擺動，以及地球圍繞太陽的軌道。這些變化被統稱為米蘭柯維奇循環，它們決定了陽光在地球上的分佈位置，這也意味著它們決定了地球的氣候節律。像Meyers這樣的科學家在岩石記錄中觀察到了這種氣候節奏，其跨度達數億年。但是，要追溯到數十億年前是非常具有挑戰性的，因為典型的地質手段，如放射性同位素年代測定，不能提供識別米蘭柯維奇循環所需的精確值。
太陽系有許多活動的部分，包括環繞太陽的其他行星。這些運動系統中最初的微小變化會在數百萬年後造成巨大的變化，這就是太陽系的混沌，試圖解釋它就像試圖逆向追蹤蝴蝶效應。
去年，Meyers和他的同事們在一項研究中破解了混亂的太陽系密碼。這項研究考察了一組具有9000萬年曆史的岩石的沉積物，這些岩石記錄了地球的氣候週期。儘管如此，他和其他人發現，岩石記錄的年代越遠，他們的結論就越不可靠。
例如，月球目前正以每年3.82釐米的速度遠離地球。利用今天的數據，科學家們推算出，“在大約15億年前，月球離地球很近，它與地球的引力相互作用會把月球撕裂，” Meyers解釋說。然而，我們知道月球有45億年的歷史。
因此，Meyers尋求一種更好地方法解釋我們的行星鄰居在幾十億年前所做的事情，以瞭解它們對地球及其米蘭科維奇循環的影響。他與哥倫比亞大學拉蒙特研究教授Alberto Malinverno合作，將自己在2015年開發的一種統計方法與天文學理論、地質數據和一種複雜的統計方法貝葉斯反演結合在一起，該方法使研究人員能夠更好地處理研究系統的不確定性。
然後，他們在兩個地質層上測試了這一方法（TimeOptMCMC）：一個是來自中國北方的14億年前的下馬嶺組，另一個是來自南大西洋的沃爾維斯脊的5500萬年前的記錄。
通過這種方法，他們可以可靠地從地質記錄變異的岩石層中評估地球旋轉軸方向以及在最近時間和深邃時間兩個維度評估地球軌道的形狀，同時也解決了不確定性。他們還能確定一天的長度和地球與月球之間的距離。這項研究補充了另外兩項基於岩石記錄和米蘭科維奇週期的研究，更好地瞭解了地球的歷史和行為。
“地質記錄是早期太陽系的天文臺，”Meyers說，“我們正在觀察它保存在岩石和生命的歷史中跳動的節奏。”
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