科学咖啡馆
七亿年前，一天只有二十个小时？
一天难道不是24个小时吗？这个问题的答案可不像我们想象得那么绝对。
近期，一项由成都理工大学大数据沉积研究团队黄何研究员和马超教授，联合国际天文学家雅克·拉斯卡尔团队完成的研究，首次从地质记录中重建了7亿年前至2亿年前地球自转减速的过程。这项发表在《美国科学院院刊》的研究成果引发高度关注。论文的审稿人之一，地质学家米罗斯(Ross Mitchell)在接受中青报·中青网记者采访时表示，长期以来，地球自转速度减慢的趋势一直被认为是单调、稳定的，但在这项具有里程碑意义的研究中，作者质疑了这一假设，并提供了大量数据，这些数据表明地球长期的自转减速出现了中断。
马超介绍，团队发现地球自转遵循着“减速-平稳-减速-平稳”的阶梯状演化模式。7亿年前，地球自转减速的速度加快，当时间来到约5.4亿年前，地球自转速度基本不变，约距今3.4亿年前，地球再次加快自转减速，直到约2.5亿年前，地球自转的减速趋于平稳。他说，7亿年前，地球自转一周，也就是一天的时间约为20个小时；而在2亿年前，一天有23个小时。
这些都是地球上的石头“说”的。马超解释，地球运动会对气候产生影响，而气候变化的信息又以物理和化学的表现形式被地球上的岩石记录下来。在科学家看来，沉睡在水下的沉积岩一层一层，正如一部地球史书，“翻开”这本“书”，就能“穿越”到地球演化的历史之中。
那么地球自转究竟为何会减速？
地球演化的历史受到了万有引力的影响。马超解释，地球自转减速的主要原因之一是潮汐耗散，也就是和地月系统的相互作用有关。通俗地说，月球的引力使得地球水体被拉伸，就有了潮涨潮落，潮水摩擦海岸线，消耗了地球的能量，因此使地球自转速度变慢。
有意思的是，马超指出，在7亿年前到2亿年前之间，地球自转减速的两个速率变化的转折点，分别对应着两次重大的地质事件——5.5亿年前的寒武纪生命大爆发，和2.5亿年前的二叠纪－三叠纪生物大灭绝。“其具体因果关系有待进一步验证。”他补充说。
7亿年前，在一天20个小时的时期，“无忧无虑”的单细胞生物主宰海洋。寒武纪生命大爆发后，复杂生命体蓬勃发展，身长超过2米的奇虾称霸海洋。而在二叠纪末的生物大灭绝期间，当时全球约90%以上的物种都从地球上消失了。不过随后，地球生物迎来复苏，恐龙称霸了地球。
但导致地球自转减速的主要原因似乎并非一成不变。还记得海岸线摩擦地球消耗的那部分能量吗？马超解释，遵循地月系统角动量守恒的物理学定律，这部分能量被“转移”到了月球的公转运动中，导致月球远离地球。从单细胞生物独领风骚到恐龙粉墨登场的5亿年间，也就是从7亿年前到2亿年前，地月距离增加了约2万公里，每100年月球远离地球4米。月球远离地球，使得潮汐耗散作用逐渐减弱。此次该团队的研究认为，地球自身内部质量分布的变化，在距今5000万年前左右已经成为影响地球减速的主要因素。
虽然目前尚不清楚研究对应的这段时期内地球的海洋和大陆的构造是如何导致地球自转减速暂停的，但米罗斯表示，这项研究成果仍能证明人类对地球古代自转历史的理解“更上了一层楼”。
那么地球自转减速，到底会带来哪些影响呢？我们现在处于地球减速期还是平稳期，距离转折点有多远？
马超解释，目前来看，地球减速最直接的影响是日长改变，和与其对应的光照时长及频率的改变，这将会影响天气，进而影响气候，随即将对植物生长等产生影响。具体的变化模式，还有待进一步研究。
不过需要特别提示的是，地质时期的时间尺度巨大，通常以百万年计。马超表示，当前我们正处在地球减速的平稳期之中，未来百万年不会出现转折时期。
中青报·中青网记者 张茜 来源：中国青年报
2024年10月14日 08 版