7000萬(wàn)年前的一天有多長(zhǎng)

◆燕子 輯

如果乘坐時(shí)光機(jī)穿越到白堊紀(jì)，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)和月亮更加匆忙地劃過(guò)天空，明天比預(yù)想的來(lái)得更快。

近期，一項(xiàng)發(fā)表于《古海洋學(xué)與古氣候?qū)W》的研究顯示，在7000萬(wàn)年前的白堊紀(jì)晚期，地球自轉(zhuǎn)速度比今天快，每年地球要自轉(zhuǎn)372次，而目前是365次。這意味著，那時(shí)的一天大約只有23.5小時(shí)。

一天約23.5小時(shí)

地球的自轉(zhuǎn)速率是如何隨時(shí)間變化的，這對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)有趣的挑戰(zhàn)。他們無(wú)法回到過(guò)去親自體驗(yàn)并記錄當(dāng)時(shí)的環(huán)境，只能像偵探一樣，從可能的地質(zhì)證據(jù)中尋找蛛絲馬跡。一顆白堊紀(jì)海底的貝殼化石為白堊紀(jì)晚期地球環(huán)境的復(fù)原提供了高清證據(jù)。

科學(xué)家們?cè)诎⒙母珊瞪絽^(qū)發(fā)現(xiàn)了這顆化石。它的學(xué)名是Torreites sanchezi，看起來(lái)像歐洲常見(jiàn)的粗陶啤酒杯，還有個(gè)蓋子。這種古老的軟體動(dòng)物的兩個(gè)殼鉸接起來(lái)，像不對(duì)稱(chēng)的牡蠣。白堊紀(jì)時(shí)期，全球海洋都有它們的蹤跡，它們像現(xiàn)代牡蠣一樣密密地附著于水下礁石。

這次被發(fā)現(xiàn)的Torreites sanchezi殼體的生長(zhǎng)線(xiàn)精度極高，且保存完好。科學(xué)家通過(guò)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，它的殼體中淺色和深色的紋層交替出現(xiàn)，每一組淺色與深色的紋層約40微米厚，這就是它晝夜生長(zhǎng)的痕跡——白天長(zhǎng)出的殼體顏色淺，夜晚長(zhǎng)出的顏色深。日復(fù)一日，這些紋層記錄下了7000萬(wàn)年前的每一天。

科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，淺色和深色紋層的厚度比例呈現(xiàn)出以15天和30天為周期的變化，這很可能代表了潮汐和月度的周期。在此基礎(chǔ)上，他們進(jìn)一步識(shí)別出了季度和年度周期。研究顯示，這家伙至少生存了9年，其中4年的生長(zhǎng)線(xiàn)非常清晰、完整，提供了絕佳的研究材料。

除了肉眼可以看見(jiàn)的顏色變化，科學(xué)家還測(cè)量了殼體不同紋層中的穩(wěn)定同位素和微量元素含量，同樣從這些化學(xué)指標(biāo)中檢測(cè)出了變化周期。

綜合兩種手段，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步校準(zhǔn)，科學(xué)家數(shù)出了Torreites sanchezi每年生長(zhǎng)的天數(shù)，確定在它生活的年代，一年有372個(gè)晝夜。考慮到地球公轉(zhuǎn)軌道相對(duì)穩(wěn)定，即每一年的總時(shí)長(zhǎng)基本不變，可以算出，7000萬(wàn)年前的一天只有約23.5小時(shí)。

享受太陽(yáng)能量的造礁生物

Torreites sanchezi生活在熱帶淺海，是一種底棲固著生存的蛤類(lèi)，因此也被稱(chēng)為“固著蛤”。在大約6600萬(wàn)年前白堊紀(jì)末期的大滅絕事件中，它和恐龍一起滅絕了。

“固著蛤是非常特殊的雙殼類(lèi)動(dòng)物，今天沒(méi)有像它這樣的貝殼了。”比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)的科學(xué)家尼爾斯·德溫特說(shuō)，“而在白堊紀(jì)晚期，這種動(dòng)物分布非常廣泛，而且是重要的造礁生物，它們當(dāng)時(shí)在生態(tài)系統(tǒng)中的作用類(lèi)似于現(xiàn)在的珊瑚。”

科學(xué)家將激光聚焦在小塊Torreites sanchezi殼體上，鉆出一連串直徑10微米的孔，在殼體的不同部位連續(xù)取樣。這些微小樣本中的微量元素揭示了殼形成時(shí)水的溫度和化學(xué)成分，據(jù)此，可以精確測(cè)量出一日生長(zhǎng)環(huán)的寬度、數(shù)量，甚至還原當(dāng)時(shí)每一天的環(huán)境變化。

相比不同季節(jié)的差異，Torreites sanchezi殼體的成分在白天與夜晚的差異更大。白天殼體的生長(zhǎng)速度很快，而夜晚則較慢，這說(shuō)明，這種貝殼十分依賴(lài)太陽(yáng)，它的生長(zhǎng)與光合作用有關(guān)。

這就有意思了：太陽(yáng)光居然是古代軟體動(dòng)物的“衣食父母”，這可跟現(xiàn)代過(guò)濾水中食物的貝殼不一樣。白堊紀(jì)的貝殼很可能與某種能進(jìn)行光合作用的生物共生，比如與藻類(lèi)共生。

地球自轉(zhuǎn)速度為什么變慢

一年的時(shí)間古今基本是一樣的，因?yàn)榈厍蚶@太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道不會(huì)改變。但是，因?yàn)槌毕哪Σ粒惶斓臅r(shí)間是變化的，地球自轉(zhuǎn)速度會(huì)越來(lái)越慢。

我們知道，月亮的引力把地球上的海水吸引到靠月亮的一側(cè)，海水與地球摩擦來(lái)摩擦去，就像剎車(chē)片一樣，拖累了地球的自轉(zhuǎn)，所以一天的時(shí)長(zhǎng)一直在增加。

潮汐也會(huì)影響月球，它不僅鎖定了月球，讓月球永遠(yuǎn)一面朝向地球，還會(huì)讓月球加速。現(xiàn)在，月球正以每年3.82厘米的速度遠(yuǎn)離地球——“阿波羅號(hào)”飛船登月后，將一個(gè)反射器留在了月球表面，精確的激光反射測(cè)量出了這個(gè)數(shù)字。

美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校地球科學(xué)教授斯蒂芬·邁耶斯打了個(gè)比方：“隨著月球的移動(dòng)，地球就像一個(gè)旋轉(zhuǎn)的花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員，在伸開(kāi)雙臂時(shí)會(huì)減速。”

然而，科學(xué)家提出，月球遠(yuǎn)離地球的速度并非不變。道理很簡(jiǎn)單，如果按照現(xiàn)有的遠(yuǎn)離速度回推的話(huà)，那么14億年前，月球應(yīng)該在地球內(nèi)部。而很多證據(jù)顯示，月球與地球的互動(dòng)久遠(yuǎn)多了，可能在45億年前，人們?cè)诘厍蛏暇湍芸匆?jiàn)月球。可是，古代月球離地球多遠(yuǎn)，我們不知道。這也是為什么這枚白堊紀(jì)貝殼如此重要——我們可以根據(jù)它推斷月球與地球的互動(dòng)史。

在德溫特和他的同事們看來(lái)，7000萬(wàn)年還不夠久遠(yuǎn)。他們希望將新方法用在更古老的化石上，看能不能有什么新發(fā)現(xiàn)。