据美国物理学网6月4日报道，发表在《美国国家科学院院刊》的一项新研究重建了地球与月球的深刻历史关系。研究者发现：14亿年前，地球上的一天只有大概18个小时，这至少在一定程度上是因为月球离地球更近，并改变了地球绕地轴旋转的方式。
“当月球渐行渐远时，地球就像一个旋转的花样滑冰运动员，伸展手臂的时候就会减慢速度。” 美国威斯康星大学麦迪逊分校的地球科学教授、这项研究的合著者Stephen Meyers解释道。
该研究描述了一种新的统计方法，将天文理论与地质观测（天文年代学）联系起来，以回顾地球的地质历史，重建太阳系的历史，并理解岩石记录中捕捉到的古代气候变化。
地球在太空中的运动受到其他天体的影响，比如其他行星和月球。这有助于确定地球自转的变化和地轴的摆动，以及地球围绕太阳的轨道。这些变化被统称为米兰柯维奇循环，它们决定了阳光在地球上的分布位置，这也意味着它们决定了地球的气候节律。像Meyers这样的科学家在岩石记录中观察到了这种气候节奏，其跨度达数亿年。但是，要追溯到数十亿年前是非常具有挑战性的，因为典型的地质手段，如放射性同位素年代测定，不能提供识别米兰柯维奇循环所需的精确值。
太阳系有许多活动的部分，包括环绕太阳的其他行星。这些运动系统中最初的微小变化会在数百万年后造成巨大的变化，这就是太阳系的混沌，试图解释它就像试图逆向追踪蝴蝶效应。
去年，Meyers和他的同事们在一项研究中破解了混乱的太阳系密码。这项研究考察了一组具有9000万年历史的岩石的沉积物，这些岩石记录了地球的气候周期。尽管如此，他和其他人发现，岩石记录的年代越远，他们的结论就越不可靠。
例如，月球目前正以每年3.82厘米的速度远离地球。利用今天的数据，科学家们推算出，“在大约15亿年前，月球离地球很近，它与地球的引力相互作用会把月球撕裂，” Meyers解释说。然而，我们知道月球有45亿年的历史。
因此，Meyers寻求一种更好地方法解释我们的行星邻居在几十亿年前所做的事情，以了解它们对地球及其米兰科维奇循环的影响。他与哥伦比亚大学拉蒙特研究教授Alberto Malinverno合作，将自己在2015年开发的一种统计方法与天文学理论、地质数据和一种复杂的统计方法贝叶斯反演结合在一起，该方法使研究人员能够更好地处理研究系统的不确定性。
然后，他们在两个地质层上测试了这一方法（TimeOptMCMC）：一个是来自中国北方的14亿年前的下马岭组，另一个是来自南大西洋的沃尔维斯脊的5500万年前的记录。
通过这种方法，他们可以可靠地从地质记录变异的岩石层中评估地球旋转轴方向以及在最近时间和深邃时间两个维度评估地球轨道的形状，同时也解决了不确定性。他们还能确定一天的长度和地球与月球之间的距离。这项研究补充了另外两项基于岩石记录和米兰科维奇周期的研究，更好地了解了地球的历史和行为。
“地质记录是早期太阳系的天文台，”Meyers说，“我们正在观察它保存在岩石和生命的历史中跳动的节奏。”
编译：Coke 审稿：阿淼
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