Ai cũng biết rằng lực hấp dẫn của Mặt trăng là nguyên nhân gây ra thủy triều trên Trái đất, tạo ra tính chất chu kỳ của hệ thống thủy triều giữa thủy triều thấp và thủy triều cao.
Nhưng một yếu tố đã ảnh hưởng đến thủy triều trong khoảng thời gian dài hơn là thực tế là vòng quay của Trái đất đã giảm tốc trong lịch sử của hành tinh và Mặt trăng đã dần dần quay ra xa hơn trong quỹ đạo của nó.
Đúng vậy, Mặt trăng đang dần rời xa Trái đất trên quỹ đạo của nó và điều này đã ảnh hưởng đến thủy triều của Trái đất khi chúng ta so sánh nó trong hàng tỷ năm.
Mặt trăng đang trôi ra khỏi Trái đất với tốc độ 3,8cm mỗi năm và chúng ta biết điều này nhờ các phép đo được thực hiện bởi một thiết bị do các phi hành gia Apollo đặt trên Mặt trăng, được gọi là Thí nghiệm đo khoảng cách bằng laser Mặt trăng.
Tuy nhiên, ngay sau khi Mặt trăng hình thành, vệ tinh của chúng ta quay quanh rất gần hơn rất nhiều và mỗi ngày trên Trái đất chỉ kéo dài khoảng bốn giờ.
Nhưng điều không rõ ràng là chính xác hệ thống Trái đất-Mặt trăng đã phát triển như thế nào trong 4,5 tỷ năm kể từ đó: thời gian Trái đất quay và Mặt trăng quay quanh quỹ đạo đã thay đổi như thế nào theo thời gian?
Nghiên cứu mô hình máy tính không đồng ý rộng rãi. Điều cần thiết là một số điểm dữ liệu thực tế từ lịch sử lâu đời của Trái đất.
Và đây là nơi địa chất có thể cung cấp những hiểu biết quan trọng.
Một số loại đá được hình thành từ các đụn cát ngập nước ở vùng nước nông ven biển, và thể hiện các lớp cát và bùn lắng đọng xen kẽ, được tạo ra bởi các dòng chảy mạnh và yếu tương ứng, vào các thời điểm khác nhau của chu kỳ thủy triều.
Tom Eulenfeld và Christoph Heubeck, cả hai đều ở Viện Khoa học Địa chất, Đại học Friedrich Schiller Jena, Đức, đã xem xét lại ví dụ lâu đời nhất về điều này trong hồ sơ địa chất.
Nó được gọi là đá sa thạch của Nhóm Moodies ở Nam Phi và có niên đại đáng kinh ngạc là 3,22 tỷ năm.
Độ dày của các lớp xen kẽ này theo chu kỳ cứ sau 15 lớp, được cho là do cường độ dòng điện khác nhau theo chu kỳ giữa mùa xuân và thủy triều rút trong một tháng.
Những phép đo địa chất này, kết hợp với việc áp dụng định luật thứ ba của Johannes Kepler về chuyển động của các hành tinh, đã cho phép Eulenfeld và Heubeck tái tạo lại tốc độ quay của Trái đất và chu kỳ quỹ đạo của Mặt trăng tại thời điểm những tảng đá cổ đại này được lắng đọng.
Họ tính toán rằng 3,2 tỷ năm trước, khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trăng là khoảng 70% giá trị hiện tại và tốc độ quay của Trái đất sau đó dẫn đến một năm khoảng 700 ngày, với mỗi ngày kéo dài khoảng 13 giờ.
Các phép đo trước đây về những tảng đá 650 triệu năm tuổi từ Nam Úc cho thấy khoảng cách Trái đất–Mặt trăng bằng 97% khoảng cách ngày nay vào thời điểm đó.
Với những điểm này để lấp đầy khoảng trống, các mô hình máy tính có thể bắt đầu xây dựng một bức tranh tốt hơn nhiều về vũ điệu của Mặt trăng quanh Trái đất đã thay đổi như thế nào theo thời gian.
Lewis Dartnell đang đọc Những ràng buộc trên quỹ đạo của Mặt trăng 3,2 tỷ năm trước từ Dữ liệu gói thủy triều của Tom Eulenfeld và Christoph Heubeck. Đọc trực tuyến tại: arxiv.org/abs/2207.05464.
Bài viết này ban đầu xuất hiện trong số tháng 10 năm 2022 của Tạp chí BBC Sky at Night .