Какое отношение вымерший моллюск имеет к Луне? Это одна из тех удивительных научных историй, которая объединяет множество дисциплин и линий доказательств в одно элегантное повествование. В данном случае детальный анализ раковины моллюска возрастом 70 миллионов лет дал ученым важную информацию, которая поможет им смоделировать систему Земля-Луна.
Давайте начнем с Луны – астрономы знают, что Луна удаляется от Земли с постоянной скоростью – на 3,82 сантиметра в год. Мы можем точно измерить это, потому что миссии “Аполлон” оставили угловые отражатели на поверхности Луны, и мы можем снимать лазеры с этих отражателей и измерять время в пути туда и обратно. Поскольку ученые также точно измерили скорость света, мы можем использовать это время в оба конца для расчета точного расстояния между лазером на Земле и отражателем на Луне.
Почему Луна удаляется от Земли? Одним словом, приливы. Приливные силы, создаваемые находящимися поблизости крупными объектами, вызывают образование выпуклости. Мы больше всего знакомы с этим явлением из-за выпуклости в океане, вызванной в основном Луной (и в меньшей степени Солнцем), которую мы наблюдаем на местах как подъем и опускание уровня моря. Приливная выпуклость на Земле немного опережает Луну по ее орбите, потому что Земля вращается быстрее Луны. Эта ведущая выпуклость слегка притягивает Луну, переводя ее на более высокую орбиту, удаленную от Земли. Это представляет собой передачу импульса от Земли к Луне посредством силы тяжести, которая не только отдаляет Луну, но и замедляет вращение Земли (при этом соблюдается закон сохранения углового момента).
То же самое произошло и наоборот – приливная выпуклость на Луне также оттолкнула Землю еще дальше, замедляя вращение Луны до тех пор, пока она не оказалась “в ловушке приливов” с Землей. Вот почему Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Это также относится к планетам, расположенным близко к своим родительским звездам. Мы находим много экзопланет, расположенных близко к своим звездам, и вполне вероятно, что все они находятся в приливной зоне и всегда обращены к Солнцу одной и той же стороной.
Пока все идет хорошо, но есть математическая проблема с моделью Земля-Луна. Если мы экстраполируем данные назад во времени, предполагая постоянную скорость движения Луны, то Луна должна была находиться внутри Земли 1,4 миллиарда лет назад. Однако из других свидетельств (таких, как датировка лунных пород) мы знаем, что возраст Луны, вероятно, составляет 4,5 миллиарда лет. Таким образом, очевидно, что движение Луны от Земли ускоряется и не является постоянным. Если бы только мы могли точно измерить продолжительность суток в далеком прошлом, мы могли бы включить это в наши модели системы Земля-Луна и все исправить. Вот тут-то и вступают в игру моллюски.
На самом деле, прежде чем мы перейдем к моллюскам, ученые уже смогли оценить количество дней в году, подсчитав коралловые кольца. Кораллы каждый день откладывают слой карбоната кальция, а ископаемые кораллы сохраняют эти линии ежедневного роста. Также существуют сезонные колебания, которые позволяют определить год – таким образом, вы можете подсчитать количество дней в древнем году. Продолжительность года постоянна с течением времени, что также позволяет ученым вычислять продолжительность суток.
Таким образом, новое исследование не является абсолютно новым, но это новая и более точная методика, и оно сосредоточено на другом животном – Torreites sanchezi, рудистом двустворчатом моллюске (см. рисунок выше). Они сообщают:
Комбинация подсчета слоев, спектрального анализа химической цикличности и подсчета химических слоев показывает, что рудист осаждал 372 дневных слоя в год, демонстрируя, что продолжительность дня увеличилась с конца мелового периода, как и предсказывалось астрономическими моделями.
Поэтому они использовали комбинацию методов, которые показали несколько вещей. Во-первых, 70 миллионов лет назад в году было 372 дня, что соответствует продолжительности суток в 23,5 часа. Но, кроме того, суточные колебания темпов роста оказались более значительными, чем ожидалось. Авторы предполагают, что это свидетельствует о фотосинтезе, и что мы видим светотеневые узоры в годичных кольцах. Моллюски – животные и не могут заниматься фотосинтезом, а это, в свою очередь, означает, что в их раковинах жили фотосинтетические симбионты. Это косвенное доказательство, но оно является самым убедительным из имеющихся у нас на данный момент.
У этих двустворчатых моллюсков есть еще кое–что общее с кораллами – они были строителями рифов своего времени. По сути, они заполнили нишу, которую кораллы занимают в других местах. Они вымерли во время мелово–палеогенового вымирания (K–Pg), которое уничтожило нептичьих динозавров 66 миллионов лет назад.
Исследователи надеются применить свои методы к другим подобным окаменелостям из разных периодов времени, чтобы получить больше данных о продолжительности дня на протяжении всей истории. Это действительно поможет пересмотреть физические модели системы Земля-Луна. Кроме того, эти данные дают нам информацию не только о климате, но и о погоде в прошлом. Исследователи утверждают, что их методы дают им около 5 точек данных в день. Поскольку скорость роста, по-видимому, зависит в первую очередь от уровня освещенности, мы можем сказать, что в определенный день 70 миллионов лет назад было облачно. Мы также можем определить температуру воды по данным о раковинах.
Раковины в целом являются отличным источником ископаемых свидетельств прошлого. Они образуются в результате живого процесса, но являются твердыми и сохраняются миллионы лет. Они содержат точные данные, что дает нам возможность заглянуть в древнее прошлое. Это удивительная история сама по себе, но мне нравится, как в ней переплетаются многие аспекты науки. Это прекрасный пример силы согласованности в науке.
