Timp de un miliard de ani, durata unei zile pe Pământ a fost de 19 ore

Dacă 24 de ore ți se par deja prea puține, imaginează-ți cum ar fi să îți înghesui întreaga rutină zilnică în doar 19. Potrivit unui studiu nou, publicat în revista Nature Geoscience, aceasta a fost realitatea de zi cu zi pe planeta noastră timp de aproximativ un miliard de ani, relatează Eco News. 

Oamenii de știință au descoperit că, în era mesoproterozoică, între aproximativ 2 și 1 miliard de ani în urmă, durata zilei pe Pământ a încetat să mai crească și s-a blocat 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”.

Un 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.

Studiul acesta sugerează că, pentru o perioadă lungă din Precambrian, această frânare blândă a fost aproape perfect echilibrată de un al doilea „jucător”. Încălzirea solară a generat maree atmosferice puternice, care au acționat în sens opus și au accelerat ușor rotația Pământului. Când aceste două cupluri de forțe s-au egalat, durata zilei a încetat să se mai schimbe și a rămas în jur de 19 ore.

Timp de un miliard de ani durata zilei a stagnat

Pentru a testa dacă acest echilibru chiar a existat, autorii au adunat toate estimările fiabile ale duratei zilei din roci precambriene. 

Geologii au apelat la ciclostratigrafie, o metodă care caută tipare ritmice în sedimente, determinate 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. Măsurând aceste cicluri în straturi de roci antice, cercetătorii pot deduce cât de lungă era o zi atunci când s-au format sedimentele. Echipa a adunat 22 de astfel de estimări ale duratei zilei, din perioade diferite, mai mult de jumătate fiind publicate doar în ultimii câțiva ani.

Apoi au aplicat o analiză statistică de tip „change point” asupra întregului set de date. În loc de o curbă netedă care arată zile din ce în ce mai lungi, rezultatele indică un platou clar. Între aproximativ 2 și 1 miliard de ani în urmă, durata zilei pe Pământ rămâne aproape constantă, la circa 19 ore, înainte de a crește din nou spre cele 24 de ore pe care le cunoaștem astăzi.

În Precambrian, Pământul se rotea mai rapid, ceea ce slăbea cuplul mareic lunar, deoarece frecarea dintre oceane și fundul mării era mai mică. 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.

Momentul se potrivește cu schimbări majore ale oxigenului

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 rata de rotație a Pământului și oxigenare.

Din adâncurile istoriei planetei în viața de zi cu zi

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 țintă în mișcare, modelată de interacțiunea dintre oceane, aer 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.

Dar ideea că atmosfera a ținut cândva rotația Pământului într-un impas de un miliard de ani este una extrem de puternică. În termeni practici, ea arată că până și ceva aparent simplu, precum durata unei zile, poate fi legat de climă, chimie și povestea lentă a vieții pe planeta noastră.