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Joshua Davis (Öffnet in einem neuen Tab)Professor für Erd- und Atmosphärenwissenschaften, Universität Quebec in Montreal (UQAM)
Margaret Lantinck (Öffnet in einem neuen Tab)Postdoctoral Research Associate, Department of Earth Sciences, University of Wisconsin-Madison
Wenn man den Mond am Nachthimmel betrachtet, würde man nie glauben, dass er sich langsam von der Erde entfernt. Aber wir wissen es anders. 1969 NASA Apollo-Missionen Installation von reflektierenden Platten auf der Mondoberfläche. Das haben sie gezeigt der Mond Er Derzeit bewegt er sich jedes Jahr 3,8 cm von der Erde weg (Öffnet in einem neuen Tab).
Wenn wir die aktuelle Stagnationsrate des Mondes nehmen und in der Zeit zurücksetzen, landen wir bei Eine Kollision zwischen der Erde und dem Mond vor etwa 1,5 Milliarden Jahren (Öffnet in einem neuen Tab). Der Mond wurde jedoch gebildet Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren (Öffnet in einem neuen Tab)was bedeutet, dass die aktuelle Rezessionsrate ein schlechter Beweis für die Vergangenheit ist.
Zusammen mit unseren Kolleginnen und Kollegen aus Universität Utrecht (Öffnet in einem neuen Tab) und die Universität Genf (Öffnet in einem neuen Tab)Wir haben eine Reihe von Techniken verwendet, um zu versuchen, Informationen über die ferne Vergangenheit unseres Sonnensystems zu erhalten.
Wir haben kürzlich den perfekten Ort entdeckt, um die langfristige Geschichte unseres abnehmenden Mondes zu enthüllen. Es ist nicht von der Untersuchung des Mondes selbst, sondern von der Lesen von Signalen in alten Gesteinsschichten auf der Erde (Öffnet in einem neuen Tab).
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Lesen zwischen den Unterrichtsstunden
im schönen Karigeni-Nationalpark (Öffnet in einem neuen Tab) In Westaustralien durchdringen einige Schluchten 2,5 Milliarden Jahre alte rhythmisch geschichtete Sedimente. Diese Ablagerungen sind gestreifte Eisenformationen, die aus unterschiedlichen Formationen bestehen Schichten aus Eisen und Mineralien, die reich an Kieselsäure sind (Öffnet in einem neuen Tab) Sie wurden in großem Umfang auf dem Meeresboden abgelagert und befinden sich heute in den ältesten Teilen der Erdkruste.
Cliffs Vitrine Geoffrey Falls (Öffnet in einem neuen Tab) Zeigen Sie, wie sich die knapp einen Meter dicken rotbraunen Eisenschichten in regelmäßigen Abständen mit dunkleren und dünneren Horizonten abwechseln.
Dunkle Abstandshalter bestehen aus einer weicheren Gesteinsart, die anfälliger für Erosion ist. Ein genauerer Blick auf die Unebenheiten offenbart einen kleineren, regelmäßigen Kontrast. Die felsigen Oberflächen, die vom Wasser der saisonalen Flüsse, die durch das Tal fließen, poliert wurden, zeigen ein Muster aus abwechselnd weißen, roten und bläulich-grauen Schichten.
1972 stellte der australische Geologe AF Trendall die Frage nach dem Ursprung von Verschiedene Skalen für periodische und wiederkehrende Muster (Öffnet in einem neuen Tab) Sichtbar in diesen alten Gesteinsschichten. Er schlug vor, dass die Muster mit vergangenen Klimaveränderungen zusammenhängen könnten, die durch die sogenannten „Milankovitch-Zyklen“ verursacht wurden.
Periodische Klimaänderungen
Milankovitch-Zyklen beschreiben, wie kleine periodische Änderungen der Form der Erdbahn und der Richtung ihrer Achse Es beeinflusst die Verteilung des Sonnenlichts, das die Erde empfängt (Öffnet in einem neuen Tab) über die Jahre.
Derzeit ändern sich die vorherrschenden Milankovitch-Zyklen alle 400.000 Jahre, 100.000 Jahre, 41.000 Jahre und 21.000 Jahre. Diese Unterschiede üben eine starke Kontrolle über aus unser Klima über lange Zeiträume.
Die wichtigsten Beispiele für die Wirkung des Milankovitch-Klimaeffekts in der Vergangenheit sind das Auftreten von Ziemlich kalt (Öffnet in einem neuen Tab) oder warme Perioden (Öffnet in einem neuen Tab)neben feucht (Öffnet in einem neuen Tab) Oder trockene regionale klimatische Bedingungen.
Diese klimatischen Veränderungen haben die Bedingungen auf der Erdoberfläche erheblich verändert, wie z Die Größe der Seen (Öffnet in einem neuen Tab). Sie sind die Interpretation von Periodische Begrünung der Sahara (Öffnet in einem neuen Tab) Und die Niedriger Sauerstoffgehalt in der Tiefsee (Öffnet in einem neuen Tab). Milankovitch-Zyklen beeinflussten ebenfalls Migration und Evolution von Pflanzen und Tieren (Öffnet in einem neuen Tab) inklusive besondere Arten (Öffnet in einem neuen Tab).
Die Signaturen dieser Änderungen können gelesen werden Periodische Veränderungen in Sedimentgesteinen (Öffnet in einem neuen Tab).
aufgezeichnete Schwingung
Die Entfernung zwischen Erde und Mond steht in direktem Zusammenhang mit der Frequenz eines der Milankovitch-Zyklen – Klimazyklus Zyklus (Öffnet in einem neuen Tab). Dieser Kreislauf entsteht durch die Vorbewegung (Vibration) bzw. die Richtungsänderung der Erdrotationsachse im Laufe der Zeit. Die Dauer dieses Zyklus beträgt derzeit etwa 21.000 Jahre, aber dieser Zeitraum wäre in der Vergangenheit kürzer gewesen, als der Mond näher war ein Land.
Das heißt, wenn wir zuerst Milankovitch-Zyklen in alten Sedimenten finden und dann das Wobble-Signal der Erde finden und seine Periode bestimmen können, können wir die Entfernung zwischen Erde und Mond zum Zeitpunkt der Ablagerung der Sedimente abschätzen.
Unsere früheren Untersuchungen haben gezeigt, dass auch Milankovitch-Zyklen möglich sind In der alten Eisenbandformation in Südafrika erhalten (Öffnet in einem neuen Tab)was Trendalls Theorie unterstützt.
Die gebänderten Eisenformationen befanden sich wahrscheinlich in Australien im selben Ozean abgelagert (Öffnet in einem neuen Tab) Wie die Felsen Südafrikas vor etwa 2,5 Milliarden Jahren. Die periodischen Variationen in australischem Gestein sind jedoch besser sichtbar, was es uns ermöglicht, die Variationen mit viel höherer Auflösung zu untersuchen.
Unsere Analyse der Eisenformation der australischen Bänder zeigte, dass das Gestein mehrere Skalen periodischer Variationen enthält, die sich ungefähr in Abständen von 4 und 33 Zoll (10 und 85 cm) wiederholen. Wenn wir diese Mächtigkeiten mit der Ablagerungsrate der Sedimente kombinieren, finden wir, dass diese periodischen Veränderungen etwa alle 11.000 Jahre und 100.000 Jahre auftraten.
Daher deutet unsere Analyse darauf hin, dass der in den Felsen beobachtete 11.000-Zyklus wahrscheinlich mit einem klimatischen Einführungszyklus zusammenhängt, der eine viel kürzere Periode als die aktuellen 21.000 Jahre hat. Dann nutzten wir diesen vorwegnehmenden Hinweis dazu Berechnen Sie die Entfernung zwischen Erde und Mond vor 2,46 Milliarden Jahren (Öffnet in einem neuen Tab).
Wir fanden heraus, dass sich der Mond zu diesem Zeitpunkt der Erde etwa 60.000 km (37.280 Meilen) näherte (diese Entfernung ist etwa das 1,5-fache der Entfernung). Umfang der Erde). Dies würde die Länge des Tages viel kürzer machen als jetzt, um etwa 17 Stunden statt der derzeitigen 24 Stunden.
Verständnis der Dynamik des Sonnensystems
Die Forschung in der Astronomie hat Modelle dafür geliefert Gestaltung unseres Sonnensystems (Öffnet in einem neuen Tab)Und die Hinweise zu den aktuellen Bedingungen (Öffnet in einem neuen Tab).
Unsere Studie u Einige Forschungen von anderen (Öffnet in einem neuen Tab) Es ist eine der wenigen Möglichkeiten, echte Daten über die Entwicklung unseres Sonnensystems zu erhalten, und es wird notwendig sein Zukünftige Modelle des Erde-Mond-Systems (Öffnet in einem neuen Tab).
Es ist wirklich erstaunlich, dass die vergangene Dynamik des Sonnensystems durch kleine Unterschiede in alten Sedimentgesteinen bestimmt werden kann. Es gibt jedoch einen wichtigen Datenpunkt, der uns kein vollständiges Verständnis der Entwicklung des Erde-Mond-Systems vermittelt.
Wir brauchen jetzt andere zuverlässige Daten und neue Modellierungsmethoden, um die Entwicklung des Mondes im Laufe der Zeit zu verfolgen. Und unser Forschungsteam hat bereits mit der Suche nach dem nächsten Gesteinssatz begonnen, der uns dabei helfen könnte, weitere Hinweise auf die Geschichte des Sonnensystems zu finden.
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