科技发布厅丨恐龙时代一天仅23个小时？最新研究重建7亿年来地球自转变慢过程

川观新闻记者王若晔

众所周知，一天有24个小时。一天的长度取决于地球自转周期长度。但你是否知道，地球自转会越来越慢？这也就意味着“一天”的时间也会相应慢慢变长。

8月10日，记者从成都理工大学获悉，由该校王成善院士指导的大数据沉积团队，结合地质记录和天文计算，首次从地质记录中重建出7亿年前至2亿年前地球自转减慢的过程。该项成果日前发表在《美国国家科学院院报》（PNAS）上，论文第一作者和通讯作者分别为成都理工大学沉积地质研究院的黄何研究员和马超教授。

在大约46亿年前，地球形成，从诞生之日起，地球就一直在转动。从古至今，冰川融化、板块运动和由地月引力产生的潮汐作用，使得地球自转减速现象一直存在。

不过，远古地球的自转减慢速率，是否和现在一致呢？

针对这一科学问题，2年前，由成都理工大学马超教授带领的大数据沉积团队联合国际著名天文学家JacquesLaskar（雅克·拉斯卡尔）团队以及德国、爱尔兰的地质学家团队，分析了大量全球范围内的地质记录，筛选出中国、捷克、克罗地亚、加拿大、瑞典、澳大利亚和南非等地区保存完好的地质记录，通过计算获得了过去7亿年前至2亿年前的地球自转周期、地球一天的时长、以及地球与月球之间的距离。

研究结果揭示了7亿年前（寒武纪生命大爆发前1.5亿年）至2亿年前（恐龙登上地球舞台），地月距离增加了约20000公里，即每100年增加约4米；日长增加了约2.2小时，即每100年增加约1.58毫秒。

“也就是说，7亿年前，一天大约有20个小时；2亿年前，一天大约有23个小时。”成都理工大学马超教授介绍。

此外，地球自转不是平稳减慢，而是呈现出一种阶梯状减速的演化模式（即快-慢-快-慢），这两次“快-慢”的转折分别发生在5.5亿年前和2.5亿年前，正好对应了寒武纪生命大爆发和地球历史最大的生物大灭绝事件（二叠纪/三叠纪之交的生物大灭绝），这两个主要“快-慢”减速期可能为早期海洋生态系统的演化提供了必要的条件。

本次研究也表明地质历史时期的板块运动和冰川发育也会影响地球自转速率。当地球自转速度减缓到一定程度时（即一天的时长大于23小时45分时），地月引力产生的潮汐作用将不占主导地位。

团队联合四川省诗书画院画家罗婧文共同创作的中国画，直观展示了地球阶梯式自转减速影响的潮汐和地球系统的演化↓↓

马超教授介绍，画面最下方的时间轴为地质历史时期纪年，单位Ma代表百万年，从左至右的数字，代表7亿年前到1亿年前。时间轴的上方是地质记录（即沉积地层），其上方代表地球孕育生命的海洋，其表面是翻涌的海浪，代表着由地月引力产生的潮汐作用。在黑白相间的宇宙背景下，描绘了不同时期的地球-月亮系统。随着时间的流逝，从7亿年前到2亿年前，地球和月亮的距离越来越远，潮汐作用逐渐减弱。在5.5亿年前和2.5亿年前左右，发生地球自转减速变慢的转折，对应了寒武纪生命大爆发和地球历史最大的生物大灭绝事件，在画面海浪中间，也做了相应描绘——在5.5亿年的海洋中可以看到寒武纪代表性生物：奇虾、三叶虫、海口鱼（迄今所知最早的脊索动物）等；在2.5亿年前的大灭绝事件中可以看到二叠纪末期的一些旋齿鲨、菊石等的灭绝以及一些鱼类的幸存。

“本研究对重建地-月系统的演化历史、探究地球自转减速的气候、环境、生物演化等方面具有重要的理论意义。”马超教授表示，“在此基础上，研究团队将进一步探索地球自转变化与地球磁场、潮汐作用、气候变化等自然现象之间的内在联系，以期构建更加全面、准确的地球系统演化模型。”