Вращение Земли замедляется и может объяснить, почему у нас есть кислород для жизни
С момента своего образования около 4,5 миллиардов лет назад Земля претерпела значительные трансформации, и одной из самых незаметных, но имеющих серьезные последствия, является постепенное замедление ее вращения. Это изменение, хотя и незаметное в масштабах человеческой жизни, имело серьезные последствия на протяжении многих эпох. Исследование, опубликованное в 2021 году, предполагает, что удлинение дня сыграло бы ключевую роль в насыщении атмосферы Земли кислородом — процессе, без которого жизнь в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, была бы невозможна.
Связь между вращением планеты и кислородом в атмосфере
Исследователи Мичиганского университета проанализировали влияние замедления вращения Земли на процесс фотосинтеза, осуществляемый цианобактериями — фотосинтезирующими микроорганизмами, появившимися и распространившимися около 2,4 миллиарда лет назад. Эти организмы были ответственны за выброс кислорода в атмосферу как побочный продукт их метаболического процесса. Исследование, опубликованное в журнале Nature Geoscience, предполагает, что с удлинением дня у цианобактерий появилось больше времени для производства кислорода, тем самым ускоряя насыщение атмосферы кислородом.
«Фундаментальный вопрос в науках о Земле заключается в том, как атмосфера стала содержать кислород и каковы были факторы, определившие время этого процесса насыщения кислородом», — сказал микробиолог Грегори Дик. Исследования показывают, что скорость вращения Земли – и, как следствие, продолжительность дня – оказала значительное влияние на это явление.
См. также: Почему мы не чувствуем вращения Земли, несмотря на головокружительную скорость: объяснение ученых
Влияние Луны на вращение Земли
Замедление вращения Земли вызвано главным образом гравитационной силой Луны. Это вызывает постепенное замедление вращения планеты по мере того, как Луна медленно удаляется от Земли. Ископаемые данные показывают, что 1,4 миллиарда лет назад сутки длились всего 18 часов, а 70 миллионов лет назад они были примерно на 30 минут короче, чем сегодня. Современные исследования показывают, что продолжительность дня увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды каждое столетие.
Великое событие оксигенации и его последствия для жизни
Одним из важнейших моментов в истории нашей планеты является Великое оксигенационное событие, когда цианобактерии массово производили кислород, резко изменив состав атмосферы. Без этого процесса эволюция сложных форм жизни была бы невозможна. Исследователям до сих пор не удалось точно определить, почему насыщение атмосферы кислородом произошло именно тогда, а не раньше.
Недавние исследования микробной биопленки в озере Гурон дали ключ к пониманию поведения доисторических цианобактерий. Это исследование показало, что производство кислорода цианобактериями начинается через несколько часов после восхода солнца, а это означает, что более длинные дни позволяют продлить периоды фотосинтеза и, как следствие, производить больше кислорода.
«Интуиция подсказывает нам, что два 12-часовых дня должны быть эквивалентны одному 24-часовому дню, но выделение кислорода бактериальными биопленками ограничено скоростью молекулярной диффузии», — объяснил морской ученый Арджун Ченну. Это ограничение объясняет, почему удлинение дня оказало существенное влияние на накопление кислорода в атмосфере.
Глобальное воздействие медленной ротации
Глобальные закономерности содержания кислорода показали, что удлинение дней было важно не только для Великого события оксигенации, но и для второй волны насыщения атмосферы кислородом, известной как Неопротерозойское событие оксигенации, которая произошла примерно в 550-800 годах на протяжении миллионов лет.
Это исследование подчеркивает тонкую, но глубокую связь между фундаментальными физическими процессами, от молекулярной диффузии до планетарной механической динамики. Продемонстрировав, что замедление вращения Земли напрямую влияет на способность микроорганизмов выделять кислород, учёные сделали важный шаг в понимании эволюции жизни на нашей планете.
