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从45亿年前形成开始 , 地球的自转就一直在减速 , 变得越来越慢 。 虽然你可能感觉不到它的减速 , 但如果没有它的减速 , 你甚至可能没有机会去感受 。
最近的一项研究表明:地球自转的减速 , 是它能够孕育人类的契机 。 我们也知道 , 地球减速的根源 , 又是来自于月球 。 也就是说 , 如果没有月球 , 地球上就不一定能有人类出现 。 那么 , 这几件事之间 , 到底有啥关系呢?
(图片说明:恐龙时代一天比现在短得多)科学家根据生活在7000万年前的恐龙时代的蛤类化石上的“年轮” , 发现那个时候地球自转速度比现在快 , 每天只有23.5个小时 , 当时一年有372天;再追溯到4亿年前泥盆纪的蛤类化石 , 发现那时候地球自转速度更快 , 一年之内能自转420圈;再远一点 , 14亿年前 , 地球的一天只有18个小时 。
直到今天 , 地球的减速依然没有停止 , 它的自转速度仍然以每100年1.8毫秒的速度在放缓 。 也就是说 , 再过10亿年 , 地球的一天将有29个小时 。
地球的减速 , 源自于月球的远离 。 科学家观测发现 , 月球正在以每年大约3.8厘米的速度远离地球 。 而地月系作为一个整体 , 遵从着角动量守恒的定律 。 当力臂增加时 , 旋转速度就会变慢 , 这和花样滑冰运动员比赛时的道理一样 , 舒展双臂就会降低转速 , 收起双臂就会转得非常快 。
【月球|地球在减速,每100年减慢1.8毫秒,这也是人类出现的原因】
道理懂了 , 但问题还在:这和人类能不能出现有啥关系呢?这就要谈到24亿年前地球上发生的变化了 , 那就是所谓的大氧化事件 。
那个时候 , 地球上还没有这么多的氧气 , 虽然已经孕育了生命 , 但也只是一些厌氧生物 。 其中种族最为壮大的 , 就是蓝藻了 。 蓝藻可以进行光合作用 , 产生出氧气来 。
在大约24亿年前 , 蓝藻开始大量繁殖 , 从而产生出了大量的氧气 , 这就是地球的大氧化事件 。 也就是从那个时候开始 , 地球才有足够的氧气来孕育今天我们已知的大部分生物 。 可以说 , 如果没有蓝藻 , 就没有今天这个生机盎然的地球生物圈 。
(图片说明:蓝藻引起的水华)问题在于 , 蓝藻并不是那个时候才出现的 , 而是早在33-35亿年前就可能生活在地球上了 。 那么 , 它们为何花了差不多10亿年的时间 , 才开始集体爆发 , 为地球提供氧气呢?这个问题 , 一直困扰着科学家们 。
直到最近 , 科学家们才找到其中的原因 , 并且最终联系到了地球的减速和月球的远离 。
在北美五大湖之一的休伦湖中 , 科学家们找到了与大氧化事件中扮演主角的蓝藻相类似的微生物垫 。 在这片微生物垫上 , 既有通过光合作用产生氧气的蓝藻 , 也有可以通过硫磺进行代谢的白色微生物 。 夜晚的时候 , 白色的微生物会来到微生物垫的顶部 , 开始自己的晚餐;白天的时候 , 蓝藻就会来到顶部 , 进行光合作用 。
(图片说明:休伦湖)但问题在于 , 这样的转变并不是一瞬间就能完成的 , 它需要一定的时长才可以 。 因此 , 在天亮的一定时间后 , 蓝藻才会爬到上层来 。 德国马克斯·普朗克海洋微生物研究所的地球微生物学家Judith Klatt告诉我们:从天刚亮到蓝藻爬到上层并开始光合作用 , 需要几个小时的时间 。 看起来 , 蓝藻是一种“赖床”的生物 。
这样的现象 , 引起了密歇根大学海洋学家Brian Arbic的关注 。 他很快就联想到了那个自转极快的远古地球 , 于是开始思考:过快的自转速度是否会影响蓝藻们进行光合作用呢?
于是 , 他和他的同事们一起 , 对这些微生物进行了实验室和自然环境下的两种情况的实验和观测 。 同时 , 他们还将实验结果进行了建模分析 , 把阳光和微生物产生氧气的量、微生物生产氧气的量与地球自转变化史联系到一起 , 从而分析它们之间的关系 。
(图片说明:月球刚形成时地球表面的环境模拟)结果的确非常引人注意 。
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