Доказаха, че денят е продължавал 23 часа и 30 мин. преди 70 млн. години

Парче скала, която е била заровена в земята милиони години, се превърна в нов „часовник“ за разбиране на въртенето на Земята. Анализът на вкаменена черупка разкри, че дните на нашата планета са били с половин час по-кратки преди 70 милиона години.

От друга страна, това откритие сега може да помогне на учените да дадат по-точен отговор за скоростта, с която Луната бавно се отдалечава от нашата планета.

Да се разбере как се е променило въртенето на Земята във времето е доста интересно предизвикателство. Не можем точно да се върнем и да го преживеем или да го запишем; вместо това трябва да разчитаме на начините по които Земята е регистрирала тези промени във времето.

Например, изучавайки как промените в слънчевата радиация, регистрирани в древна скала, съвпадат с циклите на Слънцето през десетки хиляди години, учените наскоро успяха да определят, че дните на Земята са били дълги само 18 часа преди около 1,4 милиарда години.

Но получаването на информация в по-подробен мащаб се оказа донякъде трудно предизвикателно. Тук неочаквано помогна вкаменената черупка на мекотело, наречено Torreites sanchezi. T. sanchezi идва от група двучерупчести, наречени рудисти, които са изчезнали в периода Креда-Палеоген преди 66 милиона години, и нищо подобно на тях днес не съществува.

Те са имали формата на ваза с капак в по-широкия край; тези двучерупчести са доминирали рифовите екосистеми. Интересно е, че имат някои общи неща със съвременните миди – едно от тях е, че черупките им са растели със скорост един слой на ден. Точно както дървесните пръстени съдържат информация за годините, през които е живяло дървото, тези пръстени на черупките също могат да бъдат анализирани. По-конкретно, те могат да разкрият водните условия, като температура и химия, в много конкретни времеви граници, в които са живели тези животни.

„Имаме четири до пет точки от данни за всеки ден живот на мекотелото и това е нещо, което почти никога не получаваме в геоложката история“, обяснява геохимикът Нилс де Зима от Vrije Universiteit Brussel в Белгия.

„По принцип можем да разгледаме един реален ден от преди 70 милиона години. Това е доста невероятно.“

Екипът е анализирал единичен екземпляр от вкаменен T. sanchezi и го е подложил на различни техники, включително масспектрометрия, микроскопия, стабилен изотопен анализ и микро рентгенова флуоресценция.

Химическият анализ на черупката разкрива, че океаните са били много, много по-топли преди 70 милиона години. Този вид процъфтява във води, които през лятото достигат температури от 40 градуса по Целзий, а през зимата температурата на водата е била 30 градуса по Целзий.

Черупките също така, показват сезонна вариабилност; например при съвременните миди, слоевете, отглеждани през зимата имат по-тъмен цвят. Подобна сезонна променливост позволява на учените да идентифицират годишните времеви диапазони в рамките на линейните модели, наблюдавани в черупката, тъй като сезонните пръстени съвпадат помежду си.

Екипът използва този аспект, за да изчисли продължителността на деня по времето, когато тези животни са живели. Те определят, че вкамененият им T. sanchezi е живял девет години. След това преброяват пръстените за всяка година, както визуално, така и химически. Ако направят това за черупка на мекотело днес, биха получили 365 пръстена годишно – но вместо това при древното животно, те получават 372 пръстена.

Знаем, че продължителността на една година остава повече или по-малко непроменена, тъй като орбитата на Земята не се е променила. Това означава, че продължителността на един ден – определена от скоростта на въртене на Земята – трябва да се е променила, удължавайки се от 23.5 часа тогава до 24 часа сега.

Това, че въртенето на Земята се забавя, всъщност е доста добре установено и е свързано доста категорично с Луната, защото забавянето на въртенето на Земята е причинено от триенето от приливите на Земята. Този ефект се нарича именно приливно триене.

Тези приливи са причинени от гравитационното дърпане на Луната, което ги поражда. Въртенето на Земята обаче изкривява „издутината“ на прилива и създава въртяща сила между двете тела, която ускорява Луната, карайки я постепенно да се отдалечава от Земята.

В момента Луната се отдалечава от Земята със скорост около 3,82 сантиметра годишно, както се определя от прецизни измервания, които използват лазери, отклонени от маркери, поставени от астронавтите на повърхността на Луната по време на мисиите на Аполо.

Ако използваме тази скорост за да екстраполираме първоначалната позиция на Луната преди 4,5 милиарда години (когато смятаме, че се е образувала), нещо не се получава. Спътникът би бил толкова близо до нашата планета, че би бил разкъсан от приливните сили. Това води учените до извода, че скоростта, с която Луната се отдалечава от Земята, вероятно се е ускорила във времето. Но точно колко бързо се е отдалечавала във всеки даден момент е трудно да се определи.

Намирането на повече геоложки записи, които да позволят да се изчисли продължителността на дните в различни точки от историята на Земята, би помогнало да се начертае по-точно ускорението на Луната; тогава може да се разбере и кога по-точно се е образувала Луната. И намирането на тези точки от данни е това, което екипът се надява да направи с още по-стари фосили от черупки на мекотели.

Но дори и това не е всичко. Проучването разкрива също, че пръстените от черупки са растели по-бързо през деня. Това, според изследователите, предполага, че Т. sanchezi е формирал симбиоза с фотосинтетични организми – подобно на днешните големи миди, които имат симбиоза с водораслите.

„Досега всички публикувани аргументи за фотосимбиозата при рудисти бяха по същество спекулативни, базирани само на сугестивни морфологични черти, а в някои случаи са демонстративно погрешни“, казва палеобиологът Питър Скелтън от Отворения университет, който не е участвал в изследванията.
„Този документ е първият, който предоставя убедителни доказателства в полза на хипотезата.“

Публикувано в списание Paleoceanography and Paleoclimatology.