(A. Schwer/ESO) Ein Felsbrocken, der Millionen von Jahren im Boden vergraben war, ist zu einer neuen Uhr für das Verständnis der Erdrotation geworden. Die Analyse einer versteinerten Muschelschale aus der Kreidezeit hat ergeben, dass die Tage unseres Planeten vor 70 Millionen Jahren eine halbe Stunde kürzer waren.
Das Wissen darüber wiederum kann Wissenschaftlern nun dabei helfen, die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, genauer zu ermitteln der Mond entfernt sich langsam von unserem Planeten.
Zu verstehen, wie sich die Erdrotation im Laufe der Zeit verändert hat, ist eine ziemlich interessante Herausforderung. Wir können nicht einfach zurückgehen und es erleben oder aufzeichnen; Stattdessen müssen wir uns darauf verlassen, wie unser Planet diese Veränderungen im Laufe der Zeit aufgezeichnet hat.
Durch die Untersuchung, wie Veränderungen der Sonnenstrahlung, die in altem Gestein aufgezeichnet wurden, mit den Zyklen der Sonne über Zehntausende von Jahren zusammenhingen, konnten Wissenschaftler kürzlich feststellen, dass die Tage der Erde gerecht waren 18 Stunden lang, vor etwa 1,4 Milliarden Jahren .
Es hat sich jedoch als etwas schwierig erwiesen, Informationen auf einem detaillierteren Maßstab zu erhalten. Hier rief eine ausgestorbene Muschel an Torreites Sanchez kommt ins Spiel. T. sanchezi stammt aus einer Gruppe von Muscheln namens Rudisten, die im Jahr 2000 ausgerottet wurden Ereignis des Kreide-Paläogen-Aussterbens Vor 66 Millionen Jahren, und heute gibt es nichts Vergleichbares.
Sie hatten die Form einer Vase, mit einem Deckel am breiteren Ende; Diese Muscheln dominierten die Riffökosysteme. Aber sie hatten ein paar Dinge mit modernen Muscheln gemeinsam – eine davon ist, dass ihre Schalen mit der Geschwindigkeit wuchsen Schicht pro Tag .
Sie können wahrscheinlich erraten, wohin das führt. Genauso wie Baumringe enthalten Informationen Über das Jahr, in dem sie gewachsen sind, können auch diese Muschelringe analysiert werden. Insbesondere können sie Wasserbedingungen wie Temperatur und Chemie auf untertägigen Zeitskalen aufdecken und uns so zeigen, wie diese Tiere lebten.
„Wir haben etwa vier bis fünf Datenpunkte pro Tag, und das ist etwas, was man in der Erdgeschichte so gut wie nie bekommt“, erklärte der Geochemiker Niels de Winter der Vrije Universiteit Brussel in Belgien. „Wir können im Grunde auf einen Tag vor 70 Millionen Jahren zurückblicken.“ Es ist ziemlich erstaunlich.‘
Das Team erhielt eine Single T. sanchezi Fossil und unterzog es verschiedenen Analysetechniken, darunter Massenspektrometrie, Mikroskopie, Stabilisotopenanalyse und Mikro-Röntgenfluoreszenz.
Die chemische Analyse der Schale ergab, dass die Ozeane vor 70 Millionen Jahren viel, viel wärmer waren. Die Muschel gedieh in Gewässern, die im Sommer Temperaturen von 40 Grad Celsius (104 Grad Fahrenheit) und im Winter über 30 Grad Celsius (86 Grad Fahrenheit) erreichten.
Muschelringe weisen auch saisonale Schwankungen auf; Beispielsweise sind bei modernen Muscheln die im Winter gewachsenen Schichten dunkler. Diese saisonale Variabilität ermöglicht es Wissenschaftlern, jährliche Zeitskalen innerhalb der in der Schale sichtbaren Linienmuster zu identifizieren, da saisonale Ringe einander entsprechen.
Das Team nutzte diesen Aspekt, um die Tageslänge zu berechnen, in der die Muschel lebte. Sie stellten fest, dass sie versteinert waren T. sanchezi hatte neun Jahre gelebt. Dann zählten sie jedes Jahr die Ringe, sowohl visuell als auch chemisch. Wenn man das heute machen würde, käme man auf 365 Ringe pro Jahr – stattdessen aber auf 372.
Wir wissen, dass die Länge eines Jahres mehr oder weniger gleich geblieben ist, da sich die Erdumlaufbahn nicht verändert hat. Das bedeutet also, dass sich die Länge eines Tages – bestimmt durch die Geschwindigkeit der Erdrotation – geändert haben muss und sich seitdem von 23,5 auf 24 Stunden verlängert hat.
Dass sich die Erdrotation verlangsamt, ist eigentlich ziemlich gut belegt und wurde ziemlich eindeutig mit dem Mond in Verbindung gebracht, da die Verlangsamung der Erdrotation durch die Reibung der Gezeiten der Erde verursacht wird. Dieser Effekt heißt witzigerweise Gezeitenreibung .
Diese Gezeiten werden durch die Anziehungskraft des Mondes verursacht, die dazu führt, dass sie sich ausbeulen. Allerdings verschiebt die Erdrotation die Ausbuchtung etwas vor die Position des Mondes in der Umlaufbahn um den Planeten. Dadurch entsteht eine Rotationskraft zwischen den beiden Körpern, die den Mond beschleunigt und dazu führt, dass er sich allmählich weiter von der Erde entfernt.
Derzeit bewegt sich der Mond mit einer Geschwindigkeit von ca 3,82 Zentimeter (1,5 Zoll) pro Jahr , bestimmt durch präzise Messungen mit Lasern prallte von Markierungen ab von Astronauten während der Apollo-Missionen dort aufgestellt.
Wenn wir diese Rate verwenden würden, um die ursprüngliche Position des Mondes vor 4,5 Milliarden Jahren zu extrapolieren (als wir annehmen, dass er entstanden ist), stimmt etwas nicht: Der Satellit wäre unserem Planeten so nahe gewesen, dass er durch Gezeitenkräfte auseinandergerissen worden wäre .
Dies lässt Wissenschaftler zu dem Schluss kommen, dass sich die Geschwindigkeit, mit der sich der Mond entfernt, im Laufe der Zeit wahrscheinlich verändert – beschleunigt – hat. Aber wie schnell es sich zu einem bestimmten Zeitpunkt genau entfernte, lässt sich schwer bestimmen.
Das Finden weiterer geologischer Aufzeichnungen, die es uns ermöglichen, die Länge der Tage an verschiedenen Punkten in der Erdgeschichte zu berechnen, würde uns helfen, die Beschleunigung des Mondes genauer darzustellen; Dann könnten wir wiederum herausfinden, wann sich unser Mond gebildet hat. Und das Finden dieser Datenpunkte ist genau das, was das Team mit noch älteren Molluskenschalenfossilien erreichen möchte.
Aber das ist noch nicht einmal alles. Die Studie ergab auch, dass die Muschelringe im Laufe des Tages schneller wuchsen. Dies, so die Forscher, lege dies nahe T. sanchezi eine Symbiose mit photosynthetischen Organismen eingegangen – ähnlich wie die heutigen Riesenmuscheln, die eine Symbiose mit Algen eingehen.
„Bisher waren alle veröffentlichten Argumente für die Photosymbiose bei Rudisten im Wesentlichen spekulativ, basierten lediglich auf andeutenden morphologischen Merkmalen und waren in einigen Fällen nachweislich falsch.“ sagte der Paläobiologe Peter Skelton der Open University, der nicht an der Forschung beteiligt war.
„Dieses Papier ist das erste, das überzeugende Beweise für die Hypothese liefert.“
Ziemlich verrückt, dass man das alles nur anhand einer alten Muschel erkennen kann, oder?
Die Forschung wurde veröffentlicht in Paläozeanographie und Paläoklimatologie .