Длинный день, короткая жизнь: почему будущее планеты зависит от скорости её вращения

На первый взгляд может показаться, что Земля — абсолютно стабильная система: день всегда длится 24 часа, солнце регулярно встаёт и заходит. Но в действительности вращение нашей планеты гораздо сложнее и изменчивее, чем принято думать. Иногда оно ускоряется, иногда замедляется, и именно это могло сыграть ключевую роль в развитии жизни на Земле.

Почему день становится длиннее

С момента образования планеты, около 4,5 миллиарда лет назад, вращение Земли постепенно замедлялось. Основная причина — влияние Луны. Под действием её гравитации спутник медленно удаляется от Земли, одновременно замедляя её вращение.

В результате день с течением времени удлиняется. Учёные подсчитали:

• 1,4 миллиарда лет назад сутки длились около 18 часов,
• всего 70 миллионов лет назад день был на полчаса короче, чем сегодня.

По современным данным, каждые сто лет продолжительность суток увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды.

Парадокс ускорения

Несмотря на эту долгосрочную тенденцию, в последние десятилетия наблюдается обратное явление. Так, в 2020 году зафиксировали рекордно короткие дни, а 29 июня 2022 года Земля провернулась на 1,59 миллисекунды быстрее стандартных 24 часов.

Учёные связывают такие отклонения с процессами внутри планеты и на её поверхности: движение жидкого ядра, океанические течения, таяние ледников. Казалось бы, это доли секунды, но для современных технологий измерения времени такие сдвиги критически важны.

Замедление и рождение кислорода

Недавние исследования указывают, что именно замедление вращения могло сыграть решающую роль в формировании атмосферы, богатой кислородом.

"Один из самых больших вопросов всегда заключался в том, почему и когда появился кислород в атмосфере. Наши данные показывают, что здесь могла сыграть роль и продолжительность дня", — отметил микробиолог Грегори Дик из Мичиганского университета.

Главными героями этой истории стали цианобактерии — микроорганизмы, начавшие массово выделять кислород около 2,4 миллиарда лет назад. Но, как выяснилось, эти микробы не сразу начинают фотосинтезировать: им требуется несколько часов после рассвета, чтобы "разогнаться". Чем длиннее становился день, тем больше времени оставалось для производства кислорода.

Великая кислородная катастрофа

Именно это могло объяснить феномен Великого окислительного события, когда уровень кислорода в атмосфере резко вырос. Без него сложная жизнь не смогла бы развиться.

На дне озера Гурон в США учёные до сих пор находят следы подобной динамики: там наблюдается чередование слоёв цианобактерий и бактерий, перерабатывающих серу. Их взаимодействие наглядно демонстрирует, насколько тесно фотосинтез зависит от продолжительности светового дня.

Вторая волна кислорода

Модели показывают, что аналогичный процесс мог повториться и во время неопротерозойского окислительного события 550-800 миллионов лет назад.

"Мы объединяем законы физики — от молекулярного уровня до движения всей планеты. И мы показываем, что существует прямая связь между длиной дня и количеством кислорода, который выделяют микробы", — пояснил морской биолог Арджун Ченну из Лейбницкого института (Германия).

Кратковременные колебания скорости вращения Земли возможны, но в масштабе миллиардов лет планета неизбежно замедляется. И именно этот процесс создал условия для появления кислорода, а вместе с ним — и жизни в её нынешнем виде.

Движение Земли и Луны — это не просто астрономический танец. Возможно, именно он подарил нам возможность дышать.