科學(xué)咖啡館

　　七億年前，一天只有二十個(gè)小時(shí)？

　　一天難道不是24個(gè)小時(shí)嗎？這個(gè)問(wèn)題的答案可不像我們想象得那么絕對(duì)。

　　近期，一項(xiàng)由成都理工大學(xué)大數(shù)據(jù)沉積研究團(tuán)隊(duì)黃何研究員和馬超教授，聯(lián)合國(guó)際天文學(xué)家雅克·拉斯卡爾團(tuán)隊(duì)完成的研究，首次從地質(zhì)記錄中重建了7億年前至2億年前地球自轉(zhuǎn)減速的過(guò)程。這項(xiàng)發(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》的研究成果引發(fā)高度關(guān)注。論文的審稿人之一，地質(zhì)學(xué)家米羅斯(Ross Mitchell)在接受中青報(bào)·中青網(wǎng)記者采訪時(shí)表示，長(zhǎng)期以來(lái)，地球自轉(zhuǎn)速度減慢的趨勢(shì)一直被認(rèn)為是單調(diào)、穩(wěn)定的，但在這項(xiàng)具有里程碑意義的研究中，作者質(zhì)疑了這一假設(shè)，并提供了大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明地球長(zhǎng)期的自轉(zhuǎn)減速出現(xiàn)了中斷。

　　馬超介紹，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)遵循著“減速-平穩(wěn)-減速-平穩(wěn)”的階梯狀演化模式。7億年前，地球自轉(zhuǎn)減速的速度加快，當(dāng)時(shí)間來(lái)到約5.4億年前，地球自轉(zhuǎn)速度基本不變，約距今3.4億年前，地球再次加快自轉(zhuǎn)減速，直到約2.5億年前，地球自轉(zhuǎn)的減速趨于平穩(wěn)。他說(shuō)，7億年前，地球自轉(zhuǎn)一周，也就是一天的時(shí)間約為20個(gè)小時(shí)；而在2億年前，一天有23個(gè)小時(shí)。

　　這些都是地球上的石頭“說(shuō)”的。馬超解釋，地球運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生影響，而氣候變化的信息又以物理和化學(xué)的表現(xiàn)形式被地球上的巖石記錄下來(lái)。在科學(xué)家看來(lái)，沉睡在水下的沉積巖一層一層，正如一部地球史書(shū)，“翻開(kāi)”這本“書(shū)”，就能“穿越”到地球演化的歷史之中。

　　那么地球自轉(zhuǎn)究竟為何會(huì)減速？

　　地球演化的歷史受到了萬(wàn)有引力的影響。馬超解釋，地球自轉(zhuǎn)減速的主要原因之一是潮汐耗散，也就是和地月系統(tǒng)的相互作用有關(guān)。通俗地說(shuō)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)減速的兩個(gè)速率變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)著兩次重大的地質(zhì)事件——5.5億年前的寒武紀(jì)生命大爆發(fā)，和2.5億年前的二疊紀(jì)－三疊紀(jì)生物大滅絕?！捌渚唧w因果關(guān)系有待進(jìn)一步驗(yàn)證?！彼a(bǔ)充說(shuō)。

　　7億年前，在一天20個(gè)小時(shí)的時(shí)期，“無(wú)憂無(wú)慮”的單細(xì)胞生物主宰海洋。寒武紀(jì)生命大爆發(fā)后，復(fù)雜生命體蓬勃發(fā)展，身長(zhǎng)超過(guò)2米的奇蝦稱霸海洋。而在二疊紀(jì)末的生物大滅絕期間，當(dāng)時(shí)全球約90%以上的物種都從地球上消失了。不過(guò)隨后，地球生物迎來(lái)復(fù)蘇，恐龍稱霸了地球。

　　但導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)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(tǒng)角動(dòng)量守恒的物理學(xué)定律，這部分能量被“轉(zhuǎn)移”到了月球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，導(dǎo)致月球遠(yuǎn)離地球。從單細(xì)胞生物獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷到恐龍粉墨登場(chǎng)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(wàn)公里，每100年月球遠(yuǎn)離地球4米。月球遠(yuǎn)離地球，使得潮汐耗散作用逐漸減弱。此次該團(tuán)隊(duì)的研究認(rèn)為，地球自身內(nèi)部質(zhì)量分布的變化，在距今5000萬(wàn)年前左右已經(jīng)成為影響地球減速的主要因素。

　　雖然目前尚不清楚研究對(duì)應(yīng)的這段時(shí)期內(nèi)地球的海洋和大陸的構(gòu)造是如何導(dǎo)致地球自轉(zhuǎn)減速暫停的，但米羅斯表示，這項(xiàng)研究成果仍能證明人類對(duì)地球古代自轉(zhuǎn)歷史的理解“更上了一層樓”。

　　那么地球自轉(zhuǎn)減速，到底會(huì)帶來(lái)哪些影響呢？我們現(xiàn)在處于地球減速期還是平穩(wěn)期，距離轉(zhuǎn)折點(diǎn)有多遠(yuǎn)？

　　馬超解釋，目前來(lái)看，地球減速最直接的影響是日長(zhǎng)改變，和與其對(duì)應(yīng)的光照時(shí)長(zhǎng)及頻率的改變，這將會(huì)影響天氣，進(jìn)而影響氣候，隨即將對(duì)植物生長(zhǎng)等產(chǎn)生影響。具體的變化模式，還有待進(jìn)一步研究。

　　不過(guò)需要特別提示的是，地質(zhì)時(shí)期的時(shí)間尺度巨大，通常以百萬(wàn)年計(jì)。馬超表示，當(dāng)前我們正處在地球減速的平穩(wěn)期之中，未來(lái)百萬(wàn)年不會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折時(shí)期。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 張茜 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)

　　2024年10月14日 08 版