Kuu on aina pidentänyt Maan vuorokautta

Vuorokauteen tulee jatkuvasti lisää tunteja, mutta niin hitaasti, että pahimpiin kiireisiin se ei ihan heti tuo helpotusta.

1,4 miljardia vuotta sitten Maan pyörähdysaika oli vain hieman yli 18 tuntia. Syypää löytyy ihan naapurista: oma kiertolaisemme Kuu.

"Kun Kuu loittonee, Maa on kuin piruettia tekevä taitoluistelija, jonka pyöriminen hidastuu, kun hän ojentaa kätensä", havainnollistaa Stephen Meyers.

Uudessa tutkimuksessa Meyers on kollegoineen kehitellyt tilastollisen menetelmän, jolla tähtitieteellinen teoria ja geologiset havainnot pystytään linkittämään toisiinsa. Kiviin ja kallioihin rekisteröinyt tieto kertoo menneistä ajoista, sekä Aurinkokunnan historiasta että muinaisista ilmastonmuutoksista.

"Tavoitteenamme oli soveltaa astrokronologiaa ajanmääritykseen kaukaisessa menneisyydessä ja hahmottaa hyvin vanhoja geologisia ajanjaksoja", Meyers toteaa.

"Pyrimme tutkimaan miljardeja vuosia vanhoja kiviä samaan tapaan kuin selvittelemme nykyisiä geologisia prosesseja."

Maan liikkeeseen vaikuttavat vetovoimallaan muut Aurinkokunnan kappaleet, sekä planeetat että Kuu. Ne muuttavat Maan rataliikettä, pyörähdysaikaa ja pyörimisakselin asentoa. Aikakausien kuluessa tapahtuneet muutokset noudattavat Milankovićin jaksoja, jotka vaikuttavat auringonvalon jakautumiseen maanpinnalla ja sitä kautta ilmaston hitaaseen muuttumiseen.

Pitkät jaksot näkyvät kivissä, joilla on ikää satoja miljoonia vuosia. Sitä kauemmas menneisyyteen on kuitenkin vaikea kurkistella, sillä geologiset ajoitusmenetelmät eivät ole enää riittävän tarkkoja, kun puhutaan miljardeista vuosista.

Tutkimusta vaikeuttaa myös epävarmuus Kuun ja sen rataliikkeen historiasta sekä Aurinkokunnan kaoottisuus. Jacques Laskarin vuonna 1989 esittämän teorian mukaan vähäiset vaihtelut planeettojen radoissa kumuloituvat vuosimiljoonien kuluessa merkittäviksi muutoksiksi, joita on vaikea laskea ajassa taaksepäin.


Juttu jatkuu mainoksen jälkeen

Jo aiemmin Meyers on kollegoineen pystynyt määrittämään kivikerrostumista Maan ilmastohistoriaa 90 miljoonan vuoden taakse, mutta mitä pidemmälle tähdätään, sitä suurempia ovat epävarmuustekijät.

Esimerkiksi Kuu etääntyy tällä hetkellä Maasta 3,82 senttimetrin vuosivauhdilla. Jos loittonemisnopeus on pysynyt samana, 1,5 miljardia vuotta sitten Kuu olisi ollut niin lähellä Maata, että vuorovesivoimat olisivat repineet sen hajalle. Tiedämme kuitenkin Kuulla olevan ikää noin 4,5 miljardia vuotta. Jokin ei täsmää.

Vuonna 2016 Meyers aloitti yhteistyön Alberto Malinvernon kanssa, ja he onnistuivat kehittämään tilastollisen menetelmän, jolla tähtitieteellinen ja geologinen tieto saatiin yhdistettyä luotettavaksi dataksi.

He testasivat TimeOptMCMC-menetelmäänsä kahdessa kalliokerrostumassa, Kiinan pohjoisosissa sijaitsevassa Xiamaling-muodostelmassa, jolla on ikää 1,4 miljardia vuotta, ja eteläisellä Atlantilla 55 miljoonan vuoden ikäisessä Walvis-harjanteessa.

Uudella menetelmällä he pystyivät määrittämään geologisten havaintojen perusteella sekä Maan pyörimisakselin suunnassa että kiertoradan muodossa tapahtuneet vaihtelut. Samalla selvisi vuorokauden pituus ja Kuun etäisyys Maasta eri aikakausina.

Tutkimuksesta kerrottiin Wisconsinin yliopiston (Madison) uutissivuilla ja se on ilmestynyt Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedejulkaisussa (maksullinen).

Kuva: NASA


Juttuja samasta aiheesta