Луна продолжает удаляться от Земли. Вы уезжаете в любое время?

Одно предостережение по поводу скорости замедления Луны заключается в том, что она не всегда была одинаковой. Наша текущая оценка основана на миссии НАСА «Аполлон» в 1969 году, в ходе которой на поверхности Луны были установлены пять отражающих панелей. Ученые направляют лазерные импульсы на отражатели с земли и отмечают время пути туда и обратно, чтобы получить измерения расстояния с точностью около 3 сантиметров.

Но если вы продлите градиент на 3,8 см назад во времени, вы получите столкновение Луны и Земли 1,5 миллиарда лет назад, тогда как мы знаем, что Луна сформировалась около 4,5 миллиарда лет назад. Это показывает, что скорость, с которой Луна удалялась, менялась в прошлом.

Чтобы лучше понять, как далеко находится Луна в прошлом нашей планеты, геологи из Утрехтского и Женевского университетов изучили слои древних горных пород в коридорах национального парка Кариджини в Западной Австралии.

Статья, недавно опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, что около 2,46 миллиарда лет назад Луна была примерно на 60 000 километров ближе к Земле, чем сейчас. Это означает, что в то время наши дни были короче, всего около 17 часов вместо ожидаемых 24 часов.

Взгляд ученых на прошлое основан на изучении закономерностей эрозии горных пород, которые связаны с изменениями климата Земли, связанными с так называемыми «циклами Миланковича».

Эти орбитальные циклы, предложенные столетие назад сербским ученым Милютиным Миланковичем, связывают небольшие периодические изменения формы земной орбиты и направления ее оси с тем, как солнечный свет, получаемый планетой, распределяется во времени.

Изменения могут привести к периодам экстремального холода или тепла, а также к более влажным или более сухим региональным климатическим условиям. Примечательно, что горная летопись отслеживает эти циклы по тому, как откладываются отложения, а их частота коррелирует с расстоянием между Землей и Луной, объяснили ученые.

Интересная геометрия (IE) Я поговорил с соавтором нового исследования, доктором Маргарет Лантинк из Утрехтского университета в Нидерландах, о методологии исследования и последствиях его результатов.

Следующая беседа была немного отредактирована для ясности и плавности.

Интересная геометрия: связаны ли циклы Миланковича с изменениями климата, которые мы наблюдаем?

Доктор Маргарет Лантинк: Циклы Миланковича не имеют ничего общего с резким повышением концентрации углекислого газа в атмосфере и связанным с этим потеплением климата, которое мы наблюдаем со времен промышленной революции. Циклы Миланковича играют роль во временных масштабах, охватывающих от десятков тысяч до миллионов лет — недавнее повышение содержания CO2 и потепление климата обещают гораздо большие величины и амплитуды, чем наблюдаемые в геологической истории, и мы, люди, ответственны за это. Он она.

Конечно, форма земной орбиты и направление ее оси вращения все еще претерпевают медленные периодические изменения (возникающие в результате гравитационных взаимодействий с другими телами нашей Солнечной системы), и эти изменения будут медленно продолжать распределять поступающее солнечное излучение по Земле. . Миланкович расписания. В настоящее время Земля приближается к своему минимальному эксцентрическому циклу в 405 000 лет, поэтому ее орбита относительно круговая и близка к максимальному инициированию, что означает относительно низкую сезонность и низкую летнюю инсоляцию в северном полушарии. Угол наклона земной оси средний.

На рисунке ниже вы можете увидеть, как межледниковые ледниковые циклы за последние 800 000 лет следовали примерно 100 000-летнему циклу. Приписывается циклам Миланковича. Сейчас мы находимся в межледниковом периоде, и нам действительно нужно начать медленно двигаться к следующему ледниковому периоду. Однако современные антропогенные поступления углекислого газа видны почти вертикально и очень высоко над участком. В результате мы, вероятно, Вы не войдете в этот ледяной период в следующие ~ 50 000 лет из-за беспрецедентного количества углекислого газа, выбрасываемого в атмосферу Земли.

IE: Можете ли вы предсказать расстояние от Земли до Луны в будущем, еще через 2,46 миллиарда лет?

Лантинк: Наша оценка расстояния между Землей и Луной, сделанная 2,46 миллиарда лет назад, основана на эмпирических данных, хранящихся в геологической летописи, но для будущего, конечно же, геологической летописи нет, и поэтому нам приходится полагаться на модели Эволюция приливов Земля-Луна, что, конечно, не является моей областью знаний.

Скорость вращения Земли и орбитальное расстояние Луны со временем изменяются в результате рассеяния приливной энергии (что в основном происходит в пределах окружности Земли). Приливная диссипация (или сопротивление трения) зависит от множества различных параметров и сложных процессов, которые меняются во времени и в разных временных масштабах, и поэтому их трудно ограничить точно в прошлом, например, изменения в составе континентов (из-за тектоника). Вот почему существует так много неопределенности в отношении приливной истории системы Земля-Луна и эволюции, связанной с лунной орбитой.

Тот факт, что мы смогли получить информацию о системе Земля-Луна 2,46 миллиарда лет назад, не означает, что теперь мы понимаем, что произошло между тем и настоящим: своим исследованием мы «просто» дали важный взгляд на ситуацию 2,46 миллиарда лет назад. много лет назад. Теперь нам нужны более надежные точки геологических данных, которые можно сравнить с надежными теоретическими моделями (например, недавняя модель Farhat et al., 2022: Резонансная приливная эволюция расстояния Земля-Луна) Проследить эволюцию Луны во времени и попытаться понять, каковы были/есть основные параметры, управляющие ее развитием.

На будущее можно делать прогнозы эволюции системы Земля-Луна и лунной орбиты. Но эти прогнозы будут менее точными/содержать большую степень неопределенности, чем прогнозы в прошлом, из-за многих неизвестных в геофизическом состоянии Земли, таких как эволюция тектоники плит.

IE: Есть ли точка, в которой Луна находится слишком далеко и смещается с орбиты Земли?

Лантинк: Позвольте мне сначала прояснить, что не слабая Луна вызывает замедление вращения Земли — и то, и другое происходит в результате рассеяния приливов. Это приливное рассеивание (трение, оказываемое на приливную выпуклость Земли) замедляет вращение Земли, и за счет передачи углового момента Луна ускоренный на более высокой орбите.

Может ли Луна дрейфовать с орбиты Земли: за бесконечное время, да, но мы достигнем конца нашей Солнечной системы за более короткое время — у Луны просто недостаточно времени, чтобы уйти достаточно далеко, чтобы избежать земного притяжения. . Эффект приливного рассеяния замедляется со временем Луна тоже удаляется.

Резюме исследования:

Долгосрочная история системы Земля-Луна, реконструированная на основе геологических данных, остается неясной, если она основана на диапазонах роста окаменелостей и приливной слоистости. Возможно, более надежный метод обеспечивается осадочной записью циклов Миланковича (предшественник климата, эксцентриситет и эксцентриситет орбиты), относительные доли которых в периодичности меняются со временем в зависимости от уменьшения скорости вращения Земли и увеличения расстояния до Луны. Однако для критической древней части истории Земли, когда информация о динамике Земли и Луны скудна, соответствующие осадочные последовательности, в которых зарегистрированы эти циклы, остаются в значительной степени неизвестными, что делает этот метод неисследованным. Здесь мы представляем результаты вихревого стратиграфического анализа и датирования с высоким разрешением U-Pb циркона нижнепалеопротерозойской пачки Джоффри в формации Брокман Айрон, северо-запад Австралии, предоставляя доказательства того, что Миланкович вызывает регулярные чередования горных пород, связанные с климатом Земли и циклами орбитального эксцентриситета. . Комбинируя визуальные и статистические инструменты для определения их иерархической взаимосвязи, мы оцениваем астрономическую частоту движения в 108,6 ± 8,5 угловых секунд в год, что соответствует расстоянию Земля-Луна 321,800 ± 6500 км и продолжительности дня 16,9 ± 0,2 ч в 2,46 секунды. Га. С помощью этого надежного кругового стратиграфического подхода мы расширяем самые старые достоверные данные об истории застоя Луны до более чем 1 миллиарда лет и обеспечиваем важную точку отсчета для будущего моделирования и геологического исследования эволюции системы Земля-Луна в докембрии.

Прочитайте полное исследование здесь.