Aмeрикaнскиe гeoлoги oбнaружили, чтo в   прoтeрoзoe   — oкoлo 1,4 миллиaрдa лет назад,   — расстояние от   Земли до   Луны было примерно на   10 процентов меньше, чем сейчас, а   длительность суток составляла всего 18,7 часов.

Изображение: DSCOVR / NASA

К   такому выводу ученые пришли по   результатам статистического анализа колебаний концентраций меди и   алюминия в   протерозойских породах. Эти периодические изменения связаны с   периодическими изменениями климата на   Земле и, соответственно, характеризуют положение планеты относительно других тел в   Солнечной системе, пишут геологи в   Proceedings of   the National Academy of   Sciences. Кратко о   работе рассказывает издание N+1.

Одной из   основных причин глобальных колебаний климата на   Земле, в   частности, смены ледниковых и   межледниковых эпох, считают циклы Миланковича. Эти циклы определяют изменения взаимного расположения Луны, Земли, Солнца и   других тел Солнечной системы на   протяжении больших промежутков времени   — порядка десятков и   сотен тысяч лет,   — что становится причиной колебания количества солнечного света, попадающего на   Землю. Анализ этих климатических циклов   — один из   мощных геохронологических инструментов, однако надежность этого подхода заметно снижается с   увеличением возраста исследуемых пород и, например, для геологических пород возрастом старше 50 миллионов лет его точность довольно невелика. Связано это в   первую очередь с   недостаточным количеством точной информации о   взаимном влиянии тел в   Солнечной системе несколько сот миллионов лет назад.

Американские геологи Стивен Мейерс (Stephen R. Meyers) из   Висконсинского университета в   Мадисоне и   Альберто Маливерно (Alberto Malinverno) из   Колумбийского университета разработали метод, который с   помощью статистического анализа известных геологических данных позволил оценить параметры орбиты Земли в   протерозое. Для этого ученые исследовали циклы Миланковича по   геологическому составу горных пород, взятых в   формации Сяолин возрастом около 1,4 миллиарда лет. Максимальное внимание геологи уделили содержанию меди и   алюминия в   образцах черного и   кремнистого сланцев, на   которых периодические изменения климата на   Земле выражены наиболее четко.

Для анализа геологических данных о   колебаниях соотношения количества меди и   алюминия ученые использовали метод байесовской инверсии, с   помощью которого им   удалось оценить скорость седиментации при формировании пород. А   из   динамики скорости седиментации геологи рассчитали коэффициент прецессии Земли и   вклад гравитационного влияния ближайших четырех планет Солнечной системы на   ее   орбиту (как по   отдельности, так и   парное). Из   этих данных ученым удалось рассчитать основные параметры орбиты Земли, периодичность ее   колебаний, а   также длительность суток и   расстояние от   Земли до   Луны с   очень высокой точностью.

Оказалось, что длительность суток 1,4 миллиарда лет назад составляла 18,7 часов, а   расстояние от   Земли до   Луны   — 341 тысячу километров (сейчас   — больше 384 тысяч километров). При этом погрешность этих значений и   других полученных данных составила около одного процента, а   в   некоторых случаях   — даже меньше. Длительность одного глобального климатического цикла (со   сменой ледниковых и   межледниковых эпох) в   протерозое составляла примерно 14 тысяч лет, что почти в   два раза меньше, чем сейчас. По   словам ученых, эти данные косвенно подтверждают предположение о   произошедшем в   протерозое уменьшении диссипации приливно-отливных процессов.

Для сравнения ученые подобным образом исследовали данные анализа пород, взятых в   Китовом хребте, относящихся к   эоцену   — его возраст составляет около 55 миллионов лет. В   эоцене, как и   ожидалось, параметры орбиты Земли были уже очень близки к   современным: длительность суток лишь на   несколько минут была меньше, чем сейчас, а   расстояние от   Луны до   Земли отличалось от   современного всего примерно на   1300 километров.

Авторы работы отмечают, что предложенный ими метод позволяет количественно (и   с   достаточно небольшими погрешностями) оценить параметры движения Земли в   Солнечной системе   — как временные, так и   пространственные, в   результате довольно значительно удалось уточнить данные о   динамике Солнечной системы на   относительно ранних этапах ее   развития.

Один из   факторов, влияющий на   форму эллиптической орбиты Земли, который учитывали авторы данной работы   — это совместное гравитационное влияние Юпитера и   Венеры. Их   воздействие приводит к   сплющиванию и   растягиванию орбиты с   длительностью одного цикла более 400 тысяч лет. Недавно ученые, тоже по   геологическим данным, обнаружили, что цикличность этого процесса остается постоянной, как минимум, последние 215 миллионов лет.