BAGIKAN
PIRO4D

Sebuah penelitian baru yang merekonstruksi sejarah mendalam dari hubungan planet Bumi dengan Bulan yang menunjukkan bahwa 1,4 miliar tahun yang lalu, satu hari di Bumi berlangsung tak lebih dari 18 jam. Ini setidaknya sebagian dikarenakan bulan lebih dekat dan mengubah cara Bumi berputar di sekitar porosnya.

Berarti, kita telah mendapatkan tambahan waktu selama enam jam sejak saat itu – atau, rata-rata, 0,00001542857 detik per tahun yang sangat tidak terlihat.

“Ketika bulan bergerak menjauh, Bumi seperti seorang skater yang sedang berputar [di atas permukaan es] yang melambat saat mereka merentangkan tangan mereka keluar,” jelas Stephen Meyers , profesor geosains di University of Wisconsin-Madison dan rekan penulis studi yang dipublikasikan dalam Proceedings of National Academy of Sciences.

Adapun teknik yang digunakan oleh para peneliti berupa metode statistik yang menghubungkan teori astronomi dengan pengamatan geologi yang disebut sebagai astrochronology untuk melihat kembali masa lalu geologis Bumi, merekonstruksi sejarah tata surya dan memahami perubahan iklim kuno seperti yang terekam oleh bebatuan.

Gerakan Bumi di ruang angkasa dipengaruhi oleh benda astronomi lainnya yang dapat memberikan kekuatan, seperti bulan dan planet lainnya. Ini membantu menentukan variasi rotasi Bumi di sekitar dan pergerakan pada sumbunya, dan di orbit Bumi mengelilingi matahari.

Variasi ini secara kolektif dikenal sebagai siklus Milankovitch dan dapat menentukan di mana sinar matahari didistribusikan di Bumi, yang juga berarti menentukan ritme pada iklim Bumi. Para ilmuwan seperti Meyers telah mengamati ritme iklim ini dalam rekaman bebatuan, yang berumur ratusan juta tahun.

Tapi pada skala miliaran tahun, telah terdapat bukti yang meragukan karena beberapa upaya geologi yang khas, seperti penanggalan radioisotop, tidak memberikan ketepatan yang diperlukan untuk mengidentifikasi siklus. Ini juga rumit karena kurangnya pengetahuan tentang sejarah bulan, dan oleh apa yang dikenal sebagai kekacauan tata surya, sebuah teori yang diajukan oleh astronom Paris Jacques Laskar pada tahun 1989.

Tata surya memiliki banyak bagian yang bergerak, termasuk planet lain yang mengorbit matahari. Secara sederhana, variasi awal dalam bagian yang bergerak ini dapat merambat ke perubahan besar jutaan tahun kemudian; ini adalah kekacauan tata surya, dan mencoba menjelaskannya bisa seperti mencoba melacak efek kupu – kupu secara terbalik.

Sebelumnya, Meyers dan rekannya memecahkan kode pada tata surya yang kacau dalam sebuah studi tentang sedimen dari formasi batu berumur 90 juta tahun yang mencatat siklus iklim Bumi. Namun, semakin jauh kembali dalam rekaman geologis dia dan rekannya telah mencoba untuk melakukannya, kesimpulannya kurang dapat diandalkan.

Misalnya, bulan saat ini bergerak menjauh dari Bumi dengan laju 3,82 sentimeter per tahun. Dengan menggunakan tingkat saat ini, para ilmuwan mengekstrapolasi kembali melalui waktu menghitung bahwa “melampaui sekitar 1,5 miliar tahun yang lalu, bulan akan cukup dekat sehingga interaksi gravitasinya dengan Bumi akan merobek bulan,” Meyers menjelaskan. Namun, kita tahu bulan usianya 4,5 miliar tahun.

Jadi, Meyers mencari cara untuk mempertanggungjawabkan apa yang tetangga planet kita lakukan miliaran tahun yang lalu untuk memahami efek yang mereka miliki di Bumi dan siklus Milankovitchnya. Ini adalah masalah yang dia bawa bersama rekannya ke sebuah ceramah yang dia berikan di Observatorium Bumi Lamont-Doherty Columbia University pada tahun 2016.

Dalam audiensi hari itu adalah Alberto Malinverno, Profesor Riset Lamont di Columbia. “Saya duduk di sana ketika saya berkata pada diri sendiri, ‘Saya pikir saya tahu bagaimana melakukannya! Mari berkumpul bersama! ‘”Kata Malinverno, rekan penulis penelitian lainnya. “Itu menyenangkan karena, dalam satu hal, Anda memimpikan ini sepanjang waktu; Saya adalah solusi mencari masalah. ”

Keduanya bekerja sama untuk menggabungkan metode statistik yang dikembangkan Meyers pada tahun 2015 untuk menangani ketidakpastian di sepanjang waktu – disebut TimeOpt – dengan teori astronomi, data geologi dan pendekatan statistik yang canggih yang disebut inversi Bayesian yang memungkinkan para peneliti untuk mendapatkan pegangan yang lebih baik pada ketidakpastian. dari sistem studi.

Mereka kemudian menguji pendekatan, yang mereka sebut TimeOptMCMC, pada dua lapisan batuan stratigrafi: Formasi Xiamasi 1,4 miliar tahun dari Cina Utara dan rekaman 55 juta tahun dari Walvis Ridge, di Samudera Atlantik selatan.

Dengan pendekatan ini, mereka dapat menilai dari lapisan batuan dalam variasi rekaman geologis ke arah sumbu rotasi Bumi dan bentuk orbitnya dalam waktu yang lebih baru dan dalam waktu yang lebih dalam, sambil juga mengatasi ketidakpastian. Mereka juga dapat menentukan panjang hari dan jarak antara Bumi dan bulan.

“Di masa depan, kami ingin memperluas pekerjaan ke berbagai interval waktu geologi,” kata Malinverno.

Studi ini melengkapi dua penelitian terbaru lainnya yang mengandalkan rekaman bebatuan dan siklus Milankovitch untuk lebih memahami sejarah dan perilaku Bumi.

Sebuah tim peneliti di Lamont-Doherty menggunakan formasi batuan di Arizona untuk mengkonfirmasi keteraturan fluktuasi orbital Bumi yang luar biasa dari hampir melingkar menjadi lebih elips pada siklus 405.000 tahun. Dan tim lain di Selandia Baru, bekerja sama dengan Meyers, melihat bagaimana perubahan di orbit Bumi dan rotasi pada sumbunya telah mempengaruhi siklus evolusi dan kepunahan organisme laut yang disebut graptoloids, kembali 450 juta tahun.

“Rekaman geologis adalah observatorium astronomi untuk tata surya awal,” kata Meyers. “Kami melihat irama yang berdenyut, diawetkan di batu dan sejarah kehidupan.”

VIAaum
SUMBERUNIVERSITY of WISCONSIN–MADISON
BAGIKAN