Скалы Гранд-Каньона хранят 1,2-миллиардную летопись истории Земли и Луны

Фото из открытых источников

Примерно 1,25 миллиарда лет назад илистые отмели, граничащие с внутренним морем, стали источником красновато-оранжевых слоев хакатайских сланцев. Этот субтропический ландшафт на древнем континенте Лаврентия периодически превращался в ландшафт, состоящий из испаряющейся влаги, напоминающий современную сабху или солончак.

В связи с изменением климатических условий накопление отложений происходило в ритмичном порядке.

Сегодня те же самые закономерности можно проследить в обнажениях горных пород, расположенных на расстоянии 65 километров друг от друга, и они сохраняют свидетельства того времени, когда земные сутки были значительно короче тех, в которых мы все живем.

В те времена сутки длились всего около 19 часов.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience, ученые выяснили это, изучив красочные повторяющиеся узоры сланцев Хакатай, которые сегодня обнажены в центрально-восточной части Большого каньона и отражают циклы климата Земли, обусловленные ее движением в космосе.

По всей видимости, это геологические отпечатки изменений климата Земли, вызванных незначительными колебаниями ее орбиты и вращения, известными как циклы Миланковича.

Изучая эти циклы, исследователи реконструировали некоторые аспекты древней системы Земля-Луна. Но это не так просто, как бесконечное моделирование в обратном порядке с использованием современных астрономических моделей.

Воссоздать эти циклы, существовавшие более миллиарда лет назад, — непростая задача. Необходимо учитывать множество переменных, поскольку орбита Земли находится в хаотическом состоянии на протяжении очень длительных периодов времени.

Со временем форма орбиты Земли меняется, наклон оси её вращения изменяется, а ориентация этой оси смещается — и постепенное удаление Луны от Земли изменило время некоторых из этих циклов.

Все эти факторы изменяют количество и распределение солнечного света, достигающего планеты, влияя на тип отложившихся сланцев.

При исследовании сланцев Хакатай исследователи обнаружили чередующиеся слои богатых карбонатами и глинистых пород, повторяющиеся в нескольких масштабах.

Эти повторяющиеся узоры отражают различные сочетания орбитальных условий Земли и Луны. После расшифровки эти узоры могут раскрыть аспекты климата того времени, когда образовались эти слои.

Схожие закономерности расслоения в сланцах наблюдаются на расстоянии более 60 километров друг от друга, что позволяет предположить, что они отражают скорее масштабные климатические изменения, чем локальные вариации в осадконакоплении.

Один из сигналов, ожидаемых от изменений наклона земной оси, по-видимому, разделился на две отдельные части. Исследователи предполагают, что это может отражать либо изменения в реакции климатической системы на орбитальное воздействие, либо изменения в самой орбитальной динамике Солнечной системы.

После учета необычного сигнала они рассчитали период прецессии (изменение ориентации оси вращения тела) примерно в 15 730 лет. Это позволило оценить расстояние до Луны в 53,8 радиуса Земли, и на основе этих данных был рассчитан 19-часовой цикл суток. Это также согласуется с существующими моделями эволюции системы Земля-Луна около 1,25 миллиарда лет назад.

Результаты также не подтверждают существование предполагаемого периода, когда земные сутки временно останавливались на отметке около 19,5 или 21 часа в мезопротерозое.

Это исследование показывает, как древние осадки могут сохранять гораздо больше, чем просто снимок ландшафта, в котором они образовались (в данном случае, внутреннего моря).

Хакатайские сланцы также отражают климатические ритмы и небесные явления, которые привели к их возникновению в исчезнувшем субтропическом мире с гораздо более коротким днем.