آیا سرعت دوران زمین ثابت است؟

مجله علمی ایلیاد - سرعت دوران زمین از ۴.۵ میلیارد سال پیش که شکل گرفته است، به صورت آرام کاهش یافته است و به همین دلیل طول روزهای زمینی به مرور بلندتر شده است.

کاهش سرعت دوران زمین در مقیاس انسان‌ها قابل اغماض است، ولی برای ایجاد تغییرات طی میلیون‌ها سال کافی است. یکی از چنین تغییراتی که در نتیجه‌ی کاهش سرعت دوران زمین رخ داده است، افزایش میزان اکسیژن موجود در اتمسفر زمین در اثر طولانی شدن طول روز بوده است.

در واقع جلبک‌های آبی-سبز روی زمین که حدود ۲.۴ میلیارد سال پیش به‌وجود آمده‌اند، به دلیل افزایش طول روز امکان تولید اکسیژن بیشتری داشته‌اند.

یکی از پرسش‌هایی که همیشه در مورد توجه علوم زمین وجود داشته، این بوده که اکسیژن زمین از کجا آمده است و در زمان اکسیژن‌دار شدن زمین چه عواملی آن‌را تحت کنترل داشته‌اند. مطالعات جدید نشان داده است که سرعت دوران زمین که تعیین کننده‌ی طول روز بر روی زمین است، می‌تواند اثر مهمی بر روی میزان اکسیژن اتمسفر زمین داشته باشد.

دو بخش مهم برای این موضوع وجود دارد که در نگاه اول با یکدیگر ارتباطی ندارند. بخش اول کاهش سرعت دوران زمین است. دلیل اینکه سرعت دوران زمین کاهش پیدا می‌کند، این است که ماه نیروی گرانش خود را بر روی زمین اعمال می‌کند و از آنجا که ماه به مرور به سمت بیرون حرکت می‌کند، سرعت دوران زمین را کاهش می‌دهد.

شواهد فسیلی نشان داده‌اند که حدود ۱.۴ میلیارد سال پیش طول روزهای زمینی حدود ۱۸ ساعت بوده است و حدود ۷۰ میلیون سال پیش نیز طول روز تقریباً نیم ساعت از روزهای کنونی کمتر بوده است. مجموع شواهد نشان می‌دهند که در هر قرن، ۱.۸ میلی‌ثانیه به طول روز اضافه شده است.

بخش دوم با عنوان «رخداد اکسیداسیون بزرگ» شناخته می‌شود. در این زمان سیانوباکتری‌ها به نحوی افزایش داشته‌اند که میزان اکسیژن تولیدی توسط آن‌ها به صورت نمایی و به شدت افزایش داشته است. دانشمندان تصور می‌کنند که بدون وجود این اکسیداسیون، امکان حیات بر روی زمین وجود نداشته است. البته هنوز ناشناخته‌های انسان در مورد این رخداد بزرگ زیاد است.

سیانوباکتری‌های صورتی که از طریق فوتوسنتز اکسیژن تولید می‌کنند و سیانوباکتری‌های سفید که سوخت‌وساز گوگرد را انجام می‌دهند در لایه‌های میکروبی موجود در کف آبگیرها با یکدیگر به صورت دائم در رقابت هستند. در طول شب، باکتری‌های سفید به سطح لایه‌ی میکروبی می‌آیند و سوخت و ساز گوگرد را انجام می‌دهند.

 

زمانی که خورشید طلوع می‌کند میکروب‌های صورتی به سطح می‌آیند و تولید اکسیژن را شروع می‌کنند. البته قبل از اینکه سیانوباکتری‌های صورتی کار خود را آغاز کنند، چند ساعت طول می‌کشد. به همین دلیل طول زمانی که این باکتری‌ها امکان تولید اکسیژن را دارند نسبتاً کوتاه است و این احتمال وجود دارد که همین موضوع باعث شده در ابتدای شکل‌گیری زمین که سرعت دوران آن بیشتر بوده و طول روز کوتاه‌تر بوده اکسیژن کافی بر روی زمین ایجاد نشده است.

البته دانشمندان با مدل‌سازی‌های دقیق دریافته‌اند که رخداد اکسیداسیون بزرگ نمی‌تواند مسئول تولید کل اکسیژن روی زمین باشد و احتمالاً حدود ۵۵۰ تا ۸۰۰ میلیون سال پیش رخداد دیگری نیز باعث تولید اکسیژن شده است.

نتایج این مطالعه در مجله‌ی  Nature Geoscience منتشر شده است.