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摘要:自人类首次登上月球以来,近50年来,人类再次奋力向前,试图登上地球卫星。大多数米兰科维奇周期在地球历史上不会改变它们的周期,但有些周期受地球自转速率和到月球的距离的影响。来自中国的沉积物表明,14亿年前,地球与月球的距离是341000公里,现在我们的目标是对不同时间段上百个地点的沉积物重复这些计算。
,但尽管这些任务试图进一步加深我们对月球的了解,但我们仍在努力回答一个基本问题:月球到底是如何到达现在的位置的1969年7月21日,阿波罗11号机组安装了第一组反射镜,从地球上反射针对月球的激光。在过去的50年里,利用这些阵列进行的后续实验帮助科学家计算出了地球和月球之间的距离。我们现在知道,月球的轨道正在以每年3.8厘米的速度变大——它正在远离地球。
这个距离,以及利用月球岩石将月球的形成日期确定为45.1亿年前,是巨大撞击假说(地球历史早期撞击后月球由碎片形成的理论)的基础。但如果我们假设月球衰退一直是3.8厘米/年,我们必须回到130亿年前,寻找一个地球和月球接近的时间(月球形成的时间)。这是很久以前的事了,但这种不匹配并不奇怪,它可能是由世界古代大陆和潮汐解释的。
潮汐和衰退到月球的距离可以与地球大陆结构的历史联系起来。潮汐能的损失(由于移动的海洋和海床之间的摩擦)减缓了行星的自转,这迫使月球离开它-月球后退。潮汐很大程度上受地球海洋盆地的形状和大小控制。当地球的构造板块移动时,海洋的几何结构会发生变化,潮汐也会发生变化。这会影响月球的后退,所以它在天空中显得更小。
这意味着如果我们知道地球的构造板块是如何改变位置的,我们可以计算出在给定的时间点上月球与地球的关系。
我们知道潮汐的强度(以及衰退率)也取决于地球与月球之间的距离。所以我们可以假设,当月球还年轻,离地球更近的时候,潮汐会更强。随着月球在其早期历史上的迅速后退,潮汐将变得更弱,衰退将变得更慢。
描述这一演变的详细数学是1880年由伟大的查尔斯·达尔文之子乔治·达尔文首先发展起来的。但当我们输入现代数字时,他的公式产生了相反的问题。它预测,地球和月球在15亿年前就已经很接近了。达尔文公式只能与现代人对月球年龄和距离的估计相一致,如果月球最近的典型衰退率降低到每年1厘米左右,
的含义是,今天的潮汐一定异常大,导致3.8厘米的衰退率。造成这些大潮的原因是,现在的北大西洋正是与大潮共振的合适宽度和深度,所以自然振荡周期与大潮的周期很接近,从而使它们变得非常大。这很像一个荡秋千的孩子,如果按正确的时间推高了秋千的高度。
,但回到过去——几百万年就足够了——北大西洋的形状完全不同,这种共振消失了,因此月球的衰退速度会变慢。随着板块构造运动大陆,随着地球自转速度的减慢,白天和潮汐周期的变化,地球将滑进滑出类似的强潮状态。但我们不知道细节在长时间的潮汐中,因此,我们不能说月球在遥远的过去是在哪里。
沉积物溶液解决这一问题的一个有希望的 ... 是尝试从古代沉积物的物理和化学变化中探测米兰科维奇旋回。这些周期是由于地球轨道的形状和方向的变化以及地球轴心方向的变化而产生的。这些周期产生了气候循环,例如最近几百万年的冰期。
大多数米兰科维奇周期在地球历史上不会改变它们的周期,但有些周期受地球自转速率和到月球的距离的影响。如果我们能探测并量化这些特定的周期,我们就可以用它们来估计沉积时的日长和地月距离。到目前为止,这只在遥远的过去尝试过一个点。来自中国的沉积物表明,14亿年前,地球与月球的距离是341000公里(目前的距离是384000公里),
现在我们的目标是对不同时间段上百个地点的沉积物重复这些计算。这将提供过去几十亿年来月球衰退的强劲和近乎连续的记录,并使我们更好地了解过去潮汐是如何变化的。这些相互关联的研究将共同产生一幅关于地球-月球系统是如何随时间演化的一致图景。
Mattias Green,班戈大学物理海洋学读者,地球物理学教授David Waltham,Royal Holloway
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