Når du ser op på månen på nattehimlen, ville du aldrig forestille dig, at den langsomt bevæger sig væk fra Jorden. Men vi ved ellers. I 1969 installerede NASAs Apollo-missioner reflekterende paneler på månen. Disse har vist, at månen i øjeblikket bevæger sig 3,8 cm væk fra Jorden hvert år. Hvis vi tager månens nuværende recessionsrate og projicerer den tilbage i tiden, ender vi med en kollision mellem Jorden og månen for omkring 1,5 milliarder år siden.
Månen blev imidlertid dannet for omkring 4,5 milliarder år siden, hvilket betyder, at den nuværende recession er en dårlig guide for fortiden. Sammen med vores medforskere fra Utrecht Universityt og Universitetet i Genève har vi brugt en kombination af teknikker til at forsøge at få information om vores solsystems fjerne fortid.
Vi har for nylig opdaget det perfekte sted at afsløre den langsigtede historie om vores vigende måne. Og det er ikke fra at studere selve månen, men fra at læse signaler i gamle klippelag på Jorden.
1
Læsning mellem lagene
I den smukke Karijini Nationalpark i det vestlige Australien skærer nogle kløfter sig gennem 2,5 milliarder år gamle, rytmisk lagdelte sedimenter. Disse sedimenter er båndede jernformationer, der omfatter karakteristiske lag af jern og silica-rige mineraler, der engang var meget aflejret på havbunden og nu findes på de ældste dele af jordskorpen.
Klippeeksponeringer ved Joffre Falls viser, hvordan lag af rødbrun jerndannelse lige under en meter tyk veksles med jævne mellemrum af mørkere, tyndere horisonter. De mørkere intervaller er sammensat af en blødere stentype, som er mere modtagelig for erosion. Et nærmere kig på fremspringene afslører tilstedeværelsen af en yderligere regelmæssig variation i mindre skala. Klippeflader, som er blevet poleret af sæsonbestemt flodvand, der løber gennem kløften, afslører et mønster af vekslende hvide, rødlige og blågrå lag.
I 1972 rejste den australske geolog A.F. Trendall spørgsmålet om oprindelsen af de forskellige skalaer af cykliske, tilbagevendende mønstre, der er synlige i disse gamle klippelag. Han foreslog, at mønstrene kunne være relateret til tidligere variationer i klima induceret af de såkaldte 'Milankovitch-cyklusser.'
2
Cykliske klimaændringer
Milankovitch-cyklerne beskriver, hvordan små, periodiske ændringer i formen af Jordens kredsløb og orienteringen af dens akse påvirker fordelingen af sollys modtaget af Jorden over år. Lige nu ændres de dominerende Milankovitch-cyklusser hvert 400.000 år, 100.000 år, 41.000 år og 21.000 år.
Disse variationer udøver en stærk kontrol over vores klima over lange tidsperioder. Nøgleeksempler på indflydelsen af Milankovitch klimapåvirkning i fortiden er forekomsten af ekstreme kolde eller varme perioder samt vådere eller tørrere regionale klimaforhold.
3
Klimaændringer, der påvirker jorden
Disse klimaændringer har væsentligt ændret forholdene på Jordens overflade, såsom størrelsen af søer. De er forklaringen på den periodiske grønnening af Saharas ørken og lave niveauer af ilt i det dybe hav. Milankovitch-cyklusser har også påvirket migrationen og udviklingen af flora og fauna, herunder vores egen art. Og signaturerne af disse ændringer kan læses gennem cykliske ændringer i sedimentære bjergarter. ae0fcc31ae342fd3a1346ebb1f342fcb
4
Optaget Wobbles
Afstanden mellem Jorden og månen er direkte relateret til frekvensen af en af Milankovitch-cyklerne - den klimatiske præcessionscyklus. Denne cyklus opstår som følge af den præcessionelle bevægelse (wobble) eller skiftende orientering af Jordens spin-akse over tid. Denne cyklus har i øjeblikket en varighed på ~21.000 år, men denne periode ville have været kortere tidligere, da månen var tættere på Jorden.
Det betyder, at hvis vi først kan finde Milankovitch-cyklusser i gamle sedimenter og derefter finde et signal om Jordens slingre og fastslå dens periode, kan vi estimere afstanden mellem Jorden og månen på det tidspunkt, hvor sedimenterne blev aflejret. Vores tidligere forskning viste, at Milankovitch-cyklusser kan være bevaret i en gammel båndet jernformation i Sydafrika, hvilket understøtter Trendalls teori. De båndede jernformationer i Australien blev sandsynligvis aflejret i det samme hav som de sydafrikanske klipper for omkring 2,5 milliarder år siden. Imidlertid er de cykliske variationer i de australske klipper bedre eksponeret, hvilket giver os mulighed for at studere variationerne i meget højere opløsning.
Vores analyse af den australske båndede jernformation viste, at klipperne indeholdt flere skalaer af cykliske variationer, som omtrent gentages med 10 og 85 cm intervaller. Ved at kombinere disse tykkelser med den hastighed, hvormed sedimenterne blev aflejret, fandt vi ud af, at disse cykliske variationer fandt sted cirka hvert 11.000 år og hvert 100.000. Derfor foreslog vores analyse, at den 11.000 cyklus, der observeres i klipperne, sandsynligvis er relateret til den klimatiske præcessionscyklus, der har en meget kortere periode end de nuværende ~21.000 år. Vi brugte derefter dette præcessionssignal til at beregne afstanden mellem Jorden og månen for 2,46 milliarder år siden.
Vi fandt ud af, at månen dengang var omkring 60.000 kilometer tættere på Jorden (den afstand er omkring 1,5 gange Jordens omkreds). Dette ville gøre varigheden af en dag meget kortere, end den er nu, på omkring 17 timer i stedet for de nuværende 24 timer.
5
Forstå solsystemets dynamik
Forskning i astronomi har givet modeller for dannelsen af vores solsystem og observationer af nuværende forhold. Vores undersøgelse og nogle undersøgelser fra andre repræsenterer en af de eneste metoder til at opnå reelle data om udviklingen af vores solsystem, og vil være afgørende for fremtidige modeller af Jord-måne-systemet. Det er ret forbløffende, at tidligere solsystemdynamik kan bestemmes ud fra små variationer i gamle sedimentære bjergarter.
Et vigtigt datapunkt giver os dog ikke en fuld forståelse af udviklingen af Jord-månesystemet. Vi har nu brug for andre pålidelige data og nye modelleringsmetoder til at spore månens udvikling gennem tiden. Og vores forskerhold har allerede begyndt jagten på den næste række af sten, der kan hjælpe os med at afsløre flere spor om solsystemets historie.
Denne artikel er genudgivet fra Samtalen . Læs den originale artikel her .
