科學咖啡館

　　七億年前，一天只有二十個小時？

　　一天難道不是24個小時嗎？這個問題的答案可不像我們想象得那么絕對。

　　近期，一項由成都理工大學大數據沉積研究團隊黃何研究員和馬超教授，聯合國際天文學家雅克·拉斯卡爾團隊完成的研究，首次從地質記錄中重建了7億年前至2億年前地球自轉減速的過程。這項發表在《美國科學院院刊》的研究成果引發高度關注。論文的審稿人之一，地質學家米羅斯(Ross Mitchell)在接受中青報·中青網記者采訪時表示，長期以來，地球自轉速度減慢的趨勢一直被認為是單調、穩定的，但在這項具有里程碑意義的研究中，作者質疑了這一假設，并提供了大量數據，這些數據表明地球長期的自轉減速出現了中斷。

　　馬超介紹，團隊發現地球自轉遵循著“減速-平穩-減速-平穩”的階梯狀演化模式。7億年前，地球自轉減速的速度加快，當時間來到約5.4億年前，地球自轉速度基本不變，約距今3.4億年前，地球再次加快自轉減速，直到約2.5億年前，地球自轉的減速趨于平穩。他說，7億年前，地球自轉一周，也就是一天的時間約為20個小時；而在2億年前，一天有23個小時。

　　這些都是地球上的石頭“說”的。馬超解釋，地球運動會對氣候產生影響，而氣候變化的信息又以物理和化學的表現形式被地球上的巖石記錄下來。在科學家看來，沉睡在水下的沉積巖一層一層，正如一部地球史書，“翻開”這本“書”，就能“穿越”到地球演化的歷史之中。

　　那么地球自轉究竟為何會減速？

　　地球演化的歷史受到了萬有引力的影響。馬超解釋，地球自轉減速的主要原因之一是潮汐耗散，也就是和地月系統的相互作用有關。通俗地說，月球的引力使得地球水體被拉伸，就有了潮漲潮落，潮水摩擦海岸線，消耗了地球的能量，因此使地球自轉速度變慢。

　　有意思的是，馬超指出，在7億年前到2億年前之間，地球自轉減速的兩個速率變化的轉折點，分別對應著兩次重大的地質事件——5.5億年前的寒武紀生命大爆發，和2.5億年前的二疊紀－三疊紀生物大滅絕。“其具體因果關系有待進一步驗證。”他補充說。

　　7億年前，在一天20個小時的時期，“無憂無慮”的單細胞生物主宰海洋。寒武紀生命大爆發后，復雜生命體蓬勃發展，身長超過2米的奇蝦稱霸海洋。而在二疊紀末的生物大滅絕期間，當時全球約90%以上的物種都從地球上消失了。不過隨后，地球生物迎來復蘇，恐龍稱霸了地球。

　　但導致地球自轉減速的主要原因似乎并非一成不變。還記得海岸線摩擦地球消耗的那部分能量嗎？馬超解釋，遵循地月系統角動量守恒的物理學定律，這部分能量被“轉移”到了月球的公轉運動中，導致月球遠離地球。從單細胞生物獨領風騷到恐龍粉墨登場的5億年間，也就是從7億年前到2億年前，地月距離增加了約2萬公里，每100年月球遠離地球4米。月球遠離地球，使得潮汐耗散作用逐漸減弱。此次該團隊的研究認為，地球自身內部質量分布的變化，在距今5000萬年前左右已經成為影響地球減速的主要因素。

　　雖然目前尚不清楚研究對應的這段時期內地球的海洋和大陸的構造是如何導致地球自轉減速暫停的，但米羅斯表示，這項研究成果仍能證明人類對地球古代自轉歷史的理解“更上了一層樓”。

　　那么地球自轉減速，到底會帶來哪些影響呢？我們現在處于地球減速期還是平穩期，距離轉折點有多遠？

　　馬超解釋，目前來看，地球減速最直接的影響是日長改變，和與其對應的光照時長及頻率的改變，這將會影響天氣，進而影響氣候，隨即將對植物生長等產生影響。具體的變化模式，還有待進一步研究。

　　不過需要特別提示的是，地質時期的時間尺度巨大，通常以百萬年計。馬超表示，當前我們正處在地球減速的平穩期之中，未來百萬年不會出現轉折時期。

　　中青報·中青網記者 張茜 來源：中國青年報

　　2024年10月14日 08 版