Η περιστροφή της Γης επιβραδύνεται σταδιακά, μια διαδικασία που διαμορφώνει αθόρυβα τον πλανήτη από τον σχηματισμό του πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Αυτή η επιβράδυνση, που προκαλείται από τη βαρυτική έλξη της Σελήνης, είναι ανεπαίσθητη στην καθημερινή μας ζωή, αλλά έχει βαθιές επιπτώσεις στην ιστορία της Γης, την ατμόσφαιρα και την εμφάνιση της ζωής.
Με την πάροδο των αιώνων, καθώς οι ημέρες του πλανήτη επιμηκύνθηκαν, αυτή η επιβράδυνση της περιστροφής δημιούργησε συνθήκες που επηρέασαν σημαντικά την ανάπτυξη της γήινης ατμόσφαιρας.
Μια πρόσφατη μελέτη αποκάλυψε μια αξιοσημείωτη σχέση μεταξύ της επιβράδυνσης της περιστροφής του πλανήτη και της οξυγόνωσης της γήινης ατμόσφαιρας, ένα μετασχηματιστικό γεγονός στην ιστορία που έκανε δυνατή τη ζωή όπως την ξέρουμε.
Γνωστή ως το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης, αυτή η ατμοσφαιρική μετατόπιση άνοιξε το δρόμο για την ανάπτυξη πολύπλοκης ζωής, η οποία οφείλεται εν μέρει στα κυανοβακτήρια, αρχαία μικρόβια που έπαιξαν βασικό ρόλο στην παραγωγή οξυγόνου.
Οι επιστήμονες συνθέτουν τώρα το πώς οι μεγαλύτερες ημέρες μπορεί να έδωσαν στα μικρόβια αυτά περισσότερο χρόνο για να φωτοσυνθέσουν και να αναδιαμορφώσουν τον αέρα του πλανήτη.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν στοιχεία που υποδηλώνουν ότι η σταδιακή επιμήκυνση των ημερών της Γης -που προκλήθηκε από τη βαρυτική έλξη της Σελήνης- έπαιξε κρίσιμο ρόλο στο Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης (Great Oxidation Event – GOE ) πριν από περίπου 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια. Το γεγονός αυτό σηματοδότησε την πρώτη σημαντική αύξηση του ατμοσφαιρικού οξυγόνου, το οποίο παρήχθη από τα κυανοβακτήρια μέσω της φωτοσύνθεσης. Αυτά τα μικρόβια χρειάζονταν το φως του ήλιου για να παράγουν οξυγόνο, και οι μεγαλύτερες ημέρες τους παρείχαν παρατεταμένες περιόδους παραγωγικότητας.
“Η έρευνά μας υποδηλώνει ότι ο ρυθμός με τον οποίο περιστρέφεται η Γη -με άλλα λόγια, η διάρκεια της ημέρας- μπορεί να είχε σημαντική επίδραση στο πρότυπο και το χρονοδιάγραμμα της οξυγόνωσης της Γης », εξήγησε ο μικροβιολόγος Gregory Dick από το Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν.
Πώς επιβραδύνεται η περιστροφή της Γης
Η περιστροφή της Γης επιβραδύνεται σταδιακά εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, μια διαδικασία που καθοδηγείται από τις βαρυτικές δυνάμεις που ασκεί η Σελήνη. Οι δυνάμεις αυτές δημιουργούν παλιρροϊκή τριβή, καθώς η βαρύτητα της Σελήνης έλκει τους ωκεανούς της Γης, δημιουργώντας παλιρροϊκά εξογκώματα. Αυτά τα εξογκώματα ασκούν μια αντίρροπη δύναμη στη Σελήνη, προκαλώντας την απομάκρυνσή της από τη Γη με ρυθμό περίπου 3,8 εκατοστά ανά έτος. Ως αποτέλεσμα, αυτή η σταδιακή μεταφορά ενέργειας οδηγεί σε επιβράδυνση της περιστροφής της Γης, επιμηκύνοντας τη διάρκεια κάθε ημέρας σε τεράστια χρονικά διαστήματα.
Η διαδικασία αυτή βρίσκεται σε εξέλιξη από τον σχηματισμό του πλανήτη, αλλά τα αποτελέσματά της είναι πιο έντονα όταν εξετάζονται σε γεωλογική κλίμακα χρόνου. Για παράδειγμα, μελέτες αρχαίων απολιθωμάτων και παλιρροϊκών προτύπων αποκαλύπτουν ότι πριν από 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια, μια ημέρα στη Γη διαρκούσε μόλις 18 ώρες, σημαντικά μικρότερη από τον σημερινό 24ωρο κύκλο. Ακόμη και πριν από 70 εκατομμύρια χρόνια, κατά την εποχή των δεινοσαύρων, οι ημέρες ήταν περίπου 30 λεπτά μικρότερες από ό,τι σήμερα.
Πρόσφατες έρευνες εκτιμούν ότι η περιστροφή της Γης επιβραδύνεται κατά περίπου 1,8 χιλιοστά του δευτερολέπτου ανά αιώνα, μια σχεδόν ανεπαίσθητη αλλαγή βραχυπρόθεσμα. Ωστόσο, σε βάθος εκατομμυρίων ετών, αυτή η φαινομενικά μικρή επιβράδυνση μπορεί να έχει βαθιές συνέπειες για τα συστήματα του πλανήτη, συμπεριλαμβανομένου του κλίματος, των οικοσυστημάτων και ακόμη και της χημείας της ατμόσφαιρας. Μεταβάλλοντας την ποσότητα του διαθέσιμου ημερήσιου φωτός, αυτή η επιβράδυνση μπορεί να έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην πραγματοποίηση σημαντικών γεγονότων στην ιστορία της Γης, όπως η οξυγόνωση της ατμόσφαιρας που άνοιξε το δρόμο για την πολύπλοκη ζωή.
Το Μεγάλο Γεγονός Οξείδωσης αποτέλεσε σημείο καμπής στην ιστορία της Γης. Τα κυανοβακτήρια, που μερικές φορές αναφέρονται ως γαλαζοπράσινα φύκη, έπαιξαν καθοριστικό ρόλο σε αυτή τη μεταμόρφωση. Αυτά τα μικρόβια ευδοκιμούσαν σε ρηχά νερά, όπου δέσμευαν το ηλιακό φως και απελευθέρωναν οξυγόνο ως υποπροϊόν της φωτοσύνθεσης.
Ωστόσο, η παραγωγή οξυγόνου περιοριζόταν από τη διάρκεια της ημέρας. Κατά τη διάρκεια των μικρότερων ημερών στην πρώιμη ιστορία της Γης, τα κυανοβακτήρια είχαν λιγότερο χρόνο για να φωτοσυνθέσουν, μειώνοντας την παραγωγή οξυγόνου. Με την πάροδο του χρόνου, καθώς οι ημέρες μεγάλωναν, η παραγωγικότητά τους αυξανόταν, φτάνοντας τελικά σε ένα σημείο καμπής που προκάλεσε τη δραματική αύξηση των επιπέδων οξυγόνου στην ατμόσφαιρα.
Η γεωμικροβιολόγος Judith Klatt του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ για τη θαλάσσια μικροβιολογία ανέδειξε αυτή τη σύνδεση: “Τα κυανοβακτήρια είναι μάλλον αργοπορημένοι παρά πρωινοί, όπως φαίνεται. Χρειάζονται λίγες ώρες μέχρι να ξεκινήσουν πραγματικά».
Ένα δεύτερο γεγονός οξυγόνωσης
Είναι ενδιαφέρον ότι η επιβράδυνση της περιστροφής της Γης μπορεί επίσης να εξηγήσει έναν μεταγενέστερο ατμοσφαιρικό μετασχηματισμό: το Νεοπροτεροζωικό Γεγονός Οξυγόνωσης πριν από περίπου 550-800 εκατομμύρια χρόνια. Αυτό το γεγονός είδε μια άλλη σημαντική αύξηση των επιπέδων οξυγόνου, ανοίγοντας το δρόμο για την εξέλιξη πολύπλοκων μορφών ζωής.
Χρησιμοποιώντας μικροβιακές ψάθες ως ανάλογα για τα αρχαία κυανοβακτήρια, οι ερευνητές διεξήγαγαν πειράματα και μελέτες μοντελοποίησης. Αυτές αποκάλυψαν ότι οι μεγαλύτερες ημέρες ενίσχυαν την απελευθέρωση οξυγόνου, καθώς η παραγωγή οξυγόνου περιορίζεται από την ταχύτητα της μοριακής διάχυσης εντός των μικροβιακών κοινοτήτων.
Ο θαλάσσιος επιστήμονας Arjun Chennu του Κέντρου Τροπικής Θαλάσσιας Έρευνας Leibniz εξήγησε: “Συνδέουμε νόμους της φυσικής που λειτουργούν σε πολύ διαφορετικές κλίμακες, από τη μοριακή διάχυση έως την πλανητική μηχανική. Με αυτόν τον τρόπο, συνδέουμε τον χορό των μορίων στο μικροβιακό στρώμα με τον χορό του πλανήτη μας και της Σελήνης του».
