Ko pogledate luno na nočnem nebu, si nikoli ne bi predstavljali, da se počasi oddaljuje od Zemlje. Vemo pa drugače. Leta 1969 so Nasine misije Apollo namestile odsevne plošče na Luno. Ti so pokazali, da se luna trenutno vsako leto oddalji od Zemlje za 3,8 cm. Če vzamemo trenutno stopnjo recesije Lune in jo projiciramo v preteklost, dobimo trk med Zemljo in Luno pred približno 1,5 milijarde let.
Vendar je bila luna oblikovana pred približno 4,5 milijarde let, kar pomeni, da je trenutna stopnja recesije slaba popotnica za preteklost. Skupaj z našimi kolegi raziskovalci z Univerze v Utrechtu in Univerze v Ženevi smo uporabljali kombinacijo tehnik, da bi poskušali pridobiti informacije o daljni preteklosti našega sončnega sistema.
Nedavno smo odkrili popolno mesto za odkrivanje dolgoročne zgodovine naše uhajajoče lune. In ne zaradi preučevanja same lune, ampak zaradi branja signalov v starodavnih plasteh kamnin na Zemlji.
1
Branje med plastmi
V čudovitem narodnem parku Karijini v zahodni Avstraliji nekaj sotesk prereže 2,5 milijarde let stare, ritmično plastene sedimente. Ti sedimenti so trakaste tvorbe železa, ki obsegajo značilne plasti železa in mineralov, bogatih s kremenom, ki so bili nekoč široko odloženi na oceanskem dnu, zdaj pa jih najdemo na najstarejših delih zemeljske skorje.
Izpostavljenosti pečin pri Joffre Falls kažejo, kako se plasti rdečkasto rjave železne tvorbe, debele slab meter, v rednih intervalih izmenjujejo s temnejšimi, tanjšimi obzorji. Temnejši intervali so sestavljeni iz mehkejše vrste kamnine, ki je bolj dovzetna za erozijo. Natančnejši pogled na izdanke razkrije prisotnost dodatne pravilne variacije manjšega obsega. Površine kamnin, ki jih je sezonska rečna voda, ki teče skozi sotesko, zgladila, razkrivajo vzorec izmenjujočih se belih, rdečkastih in modrikasto sivih plasti.
Leta 1972 je avstralski geolog A. F. Trendall postavil vprašanje o izvoru različnih lestvic cikličnih, ponavljajočih se vzorcev, vidnih v teh starodavnih kamninskih plasteh. Predlagal je, da bi bili vzorci morda povezani s preteklimi variacijami podnebja, ki so jih povzročili tako imenovani 'Milankovićevi cikli'.
2
Ciklične podnebne spremembe
Milankovitchevi cikli opisujejo, kako majhne, občasne spremembe v obliki Zemljine orbite in usmerjenosti njene osi vplivajo na porazdelitev sončne svetlobe, ki jo Zemlja prejme v razponu let. Trenutno se prevladujoči Milankovičevi cikli spreminjajo vsakih 400.000 let, 100.000 let, 41.000 let in 21.000 let.
Te spremembe izvajajo močan nadzor nad našim podnebjem v daljših časovnih obdobjih. Ključni primeri vpliva Milankovičevega podnebja v preteklosti so pojav ekstremno hladnih ali toplih obdobij, pa tudi bolj vlažnih ali suhih regionalnih podnebnih razmer.
3
Podnebne spremembe, ki vplivajo na Zemljo
Te podnebne spremembe so bistveno spremenile razmere na površju Zemlje, kot je velikost jezer. So razlaga za občasno ozelenitev saharske puščave in nizke ravni kisika v globokem oceanu. Milankovičevi cikli so vplivali tudi na selitev in razvoj flore in favne, vključno z našo lastno vrsto. Podpise teh sprememb je mogoče prebrati skozi ciklične spremembe v sedimentnih kamninah. ae0fcc31ae342fd3a1346ebb1f342fcb
4
Posneto nihanje
Razdalja med Zemljo in Luno je neposredno povezana s frekvenco enega od Milankovitchevih ciklov - cikla podnebne precesije. Ta cikel izhaja iz precesijskega gibanja (zibanja) ali spreminjanja orientacije Zemljine vrtilne osi skozi čas. Ta cikel trenutno traja približno 21.000 let, vendar bi bilo to obdobje krajše v preteklosti, ko je bila luna bližje Zemlji.
To pomeni, da če lahko najprej najdemo Milankovitcheve cikle v starih usedlinah in nato najdemo signal Zemljinega nihanja in določimo njegovo obdobje, lahko ocenimo razdaljo med Zemljo in Luno v času, ko so se usedline odložile. Naše prejšnje raziskave so pokazale, da so lahko Milankovitchevi cikli ohranjeni v starodavni trakasti železovi formaciji v Južni Afriki, kar podpira Trendallovo teorijo. Trakaste železove formacije v Avstraliji so bile verjetno odložene v istem oceanu kot južnoafriške kamnine pred približno 2,5 milijarde let. Vendar pa so ciklične variacije v avstralskih kamninah bolje izpostavljene, kar nam omogoča preučevanje variacij pri veliko višji ločljivosti.
Naša analiza avstralske trakaste formacije železa je pokazala, da kamnine vsebujejo več lestvic cikličnih variacij, ki se približno ponavljajo v intervalih 10 in 85 cm. Ko smo te debeline združili s hitrostjo odlaganja sedimentov, smo ugotovili, da se te ciklične spremembe pojavljajo približno vsakih 11.000 let in 100.000 let. Zato je naša analiza pokazala, da je 11.000 cikel, opažen v kamninah, verjetno povezan s ciklom podnebne precesije, ki ima veliko krajše obdobje od trenutnih ~ 21.000 let. Ta precesijski signal smo nato uporabili za izračun razdalje med Zemljo in Luno pred 2,46 milijarde let.
Ugotovili smo, da je bila luna takrat približno 60.000 kilometrov bližje Zemlji (ta razdalja je približno 1,5-kratni obseg Zemlje). To bi naredilo dolžino dneva veliko krajšo, kot je zdaj, na približno 17 ur namesto sedanjih 24 ur.
5
Razumevanje dinamike sončnega sistema
Raziskave v astronomiji so zagotovile modele za nastanek našega sončnega sistema in opazovanja trenutnih razmer. Naša študija in nekatere raziskave drugih predstavljajo eno od edinih metod za pridobivanje resničnih podatkov o razvoju našega sončnega sistema in bodo ključnega pomena za prihodnje modele sistema Zemlja-Luna. Prav neverjetno je, da je preteklo dinamiko sončnega sistema mogoče določiti iz majhnih variacij v starih sedimentnih kamninah.
Vendar nam ena pomembna podatkovna točka ne daje popolnega razumevanja razvoja sistema Zemlja-Luna. Zdaj potrebujemo druge zanesljive podatke in nove pristope modeliranja za sledenje evoluciji lune skozi čas. In naša raziskovalna skupina je že začela loviti naslednjo zbirko kamnin, ki nam lahko pomagajo odkriti več namigov o zgodovini sončnega sistema.
Ta članek je ponovno objavljen od Pogovor . Preberite izvirni članek tukaj .
