從前慢？從前不慢！地球14億年前一天只有18個小時

隨著年齡的增長，我們所感受到時間可能正在逐漸變快，但一項新研究表明，由於月球與地球的相互作用，地球上的一天正在逐漸變長。

圖 | 地球「一天」的時間長度（圖源：Astronomy & Astrophysics）

該現象源於月地距離持續增長。雖然每年的變化都微不足道，但 14 億年的變化累積起來就造成了地球前後的自轉時間相差 6 個小時。威斯康星大學麥迪遜分校的地球學科學家 Stephen Meyers 說：「當月球遠離地球時，地球就像是一名逐漸把雙臂伸直展開並減速的花樣滑冰運動員。」

研究使用天文紀年法（astrochronology）將地質與天文理論聯繫起來, 以重建地球與太陽系中其他天體的歷史演變。具體來說，研究中所使用的紀年法是米蘭科維奇周期（Milankovitch cycles）, 該方法將氣候變化的原因歸結於地球繞日軌道的變化，如地球的軸向傾斜、軸向進動或地軸擺動。

地球繞日軌道的變化會進一步導致在不同緯度上地表接收到的太陽輻射量不同, 同時這一氣候變化在岩石和化石中留下證據。而事實也的確如此，研究者稱之為支持混沌太陽系模型（chaotic Solar System，該模型認為太陽系內的行星軌道並不穩定）的首個明確證據。

圖 | 發掘地質記錄中的天文節律（圖片來源：Nature）

不過，該模型仍存在問題，且隨時間跨度越大誤差越大。有 45 億年歷史的月球目前正以每年 3.82 厘米的速度離開地球，按當前的遠離速率來計算, 月球在 15 億年前會因離地球太近被引力所撕裂。這明顯不太可能。

為此，Meyers 與哥倫比亞大學地球學科學家 Malinverno 合作開發了一個名為 TimeOptMCMC 的系統, 它結合了天文理論、地質數據和一種稱為貝葉斯反演的統計方法來幫助處理模型的不確定性。

通過將該系統應用在兩個岩層（形成於 14 億年前位於中國華北下馬嶺和 5500 萬年前位於南大西洋的 Walvis 灣脊）的研究上，科學家能算出地球和月球之間的距離、地球繞日軌道的變化, 以及 14 億年前地球上一天的長度。而對下馬嶺的研究表明，月球遠離地球的速率隨著時間而加快，這意味著地球自轉時間的增長速率也會隨著時間推移而加快。

研究人員希望將來能用該方法重建太陽系的演化過程，Meyers 說：「地質記錄就好比是早期太陽系的天文觀測台, 我們通過研究保存在岩石和化石中的信息能夠重建太陽系的演化過程。」

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參考鏈接：https://www.sciencealert.com/earth-days-getting-longer-lunar-retreat-astrochronology

https://www.aanda.org/articles/aa/ps/2004/46/aa1335.ps.gz

https://www.nature.com/articles/nature22501

https://www.nature.com/articles/nature21402

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