O zi pe Pământ nu a avut dintotdeauna 24 de ore. Potrivit unui studiu recent publicat în revista Nature Geoscience, planeta noastră a traversat o perioadă extrem de lungă — de aproape un miliard de ani — în care durata unei zile a rămas aproape neschimbată, la aproximativ 19 ore, relatează econews.ro.
În era Proterozoicului mijlociu, între aproximativ 2 și 1 miliard de ani în urmă, durata zilei pe Pământ a încetat să mai crească și s-a stabilizat în jurul valorii de 19 ore. Această pauză neașteptată pare să lege mișcarea oceanelor și a atmosferei de creșterea lentă a oxigenului și de evoluția vieții, într-o perioadă pe care geologii o numesc adesea „miliardul plictisitor”. În centrul acestei povești se află un adevărat joc de forțe cosmic.
În mod normal, rotația Pământului încetinește treptat în timp. Luna trage de oceanele noastre, formând cocoașe de maree care rămân ușor în urmă față de rotația planetei. Această decalare creează un cuplu de forțe care „fură” o mică parte din energia de rotație a Pământului și o transferă Lunii. Luna se îndepărtează treptat, iar zilele noastre devin tot mai lungi. Noul studiu sugerează însă că, pentru o perioadă îndelungată din Precambrian, această frânare blândă a fost aproape perfect echilibrată de un al doilea factor. Încălzirea solară a generat maree atmosferice puternice, care au acționat în sens opus și au accelerat ușor rotația Pământului. Atunci când aceste două cupluri de forțe s-au egalat, durata zilei a încetat să se mai schimbe și a rămas în jurul valorii de 19 ore.
Existența unei perioade cu zile de 19 ore
Pentru a testa dacă acest echilibru a existat cu adevărat, autorii au adunat toate estimările fiabile privind durata zilei în trecut, obținute din roci precambriene. Multe dintre valorile mai vechi provin din ritmite mareice și stromatolite, depozite stratificate care înregistrează în structura lor fină cicluri zilnice, lunare și anuale. Mai recent, geologii au apelat la ciclostratigrafie, o metodă care caută tipare ritmice în sedimente generate de schimbări ale orbitei și axei Pământului, cunoscute sub numele de cicluri Milankovitch.
Două dintre aceste cicluri, precesia și oblicitatea, depind de viteza de rotație a planetei. O rotație mai rapidă înseamnă cicluri de precesie mai scurte. Prin măsurarea acestor cicluri în straturi de roci antice, cercetătorii pot deduce cât de lungă era o zi în momentul formării sedimentelor. Echipa a reunit 22 de astfel de estimări ale duratei zilei, provenite din perioade diferite, mai mult de jumătate dintre ele fiind publicate abia în ultimii ani.
Apoi, autorii au aplicat o analiză statistică de tip „change point” asupra întregului set de date. În locul unei curbe netede care să indice zile din ce în ce mai lungi, rezultatele arată un platou clar. Între aproximativ 2 și 1 miliard de ani în urmă, durata zilei pe Pământ rămâne aproape constantă, în jur de 19 ore, înainte de a începe din nou să crească spre cele 24 de ore pe care le cunoaștem astăzi.
Rolul atmosferei în echilibrul rotației Pământului
În Precambrian, Pământul se rotea mai rapid, ceea ce slăbea cuplul mareic lunar, deoarece frecarea dintre oceane și fundul mării era mai redusă. În același timp, încălzirea produsă de Soare asupra vaporilor de apă și a ozonului din atmosferă genera maree termice semidiurne puternice. Aceste maree se comportau ca niște unde globale de presiune, uneori numite unde Lamb, care înconjoară planeta.
Dacă perioada naturală a acestor unde atmosferice se potrivea cu jumătate din durata unei zile, mareea solară intra în rezonanță, similar cu un leagăn care primește impulsul exact la momentul potrivit. În condițiile potrivite de temperatură și compoziție atmosferică, această rezonanță putea deveni suficient de puternică încât cuplul accelerativ al mareei solare să egaleze efectul de frânare al Lunii. Datele compilate în studiu indică o perioadă de rezonanță care ar corespunde unei zile de aproximativ 19 ore, puțin mai scurtă decât estimările teoretice anterioare.
Legătura dintre durata zilei și oxigenarea atmosferei
Platoul duratei zilei nu apare oriunde în istoria Pământului. El se suprapune peste un interval lung de climă relativ stabilă și schimbări biologice lente, cunoscut sub numele de „miliardul plictisitor”. De asemenea, se situează între două etape majore ale oxigenării atmosferei.
După Marele Eveniment de Oxigenare, nivelul oxigenului a crescut, iar ozonul a început să se acumuleze în atmosfera superioară. Mai târziu, un episod numit uneori „Oxit” a dus la o nouă scădere a nivelurilor de oxigen. Modificările oxigenului și ozonului influențează modul în care atmosfera absoarbe lumina solară, ceea ce afectează la rândul său forța și viteza mareelor termice.
Autorii susțin că această atmosferă în continuă schimbare ar fi putut împinge Pământul în rezonanța mareică și, în cele din urmă, l-ar fi scos din ea. Ei mai notează că zilele mai lungi, apărute după ce rezonanța s-a rupt, ar fi putut oferi microbilor fotosintetici mai multă lumină solară continuă, ajutându-i să crească nivelul de oxigen până la valori capabile să susțină animale mari și complexe. Alți cercetători au sugerat legături similare între viteza de rotație a Pământului și oxigenarea atmosferei.
Ce înseamnă aceste descoperiri pentru înțelegerea Pământului de azi
Pentru cei mai mulți dintre noi, durata zilei pare fixă: răsăritul, orele de vârf din trafic, ora de culcare a copiilor, luminile orașului noaptea. Totuși, acest studiu ne amintește că durata zilei este o mărime în continuă schimbare, modelată de interacțiunea dintre oceane, atmosferă și sistemul Pământ–Lună.
În mare măsură, aceste rezultate reprezintă încă un prim pas. Platoul mezoproterozoic se bazează pe un set limitat de înregistrări geologice de înaltă calitate, iar condițiile atmosferice exacte care au creat rezonanța sunt încă intens studiate. Totuși, ideea că atmosfera a ținut cândva rotația Pământului într-un impas de un miliard de ani este una extrem de puternică.
În termeni practici, aceasta arată că până și ceva aparent simplu, precum durata unei zile, poate fi strâns legat de climă, chimie și de povestea lentă a vieții pe planeta noastră.
Comentează