Para quem já desejou que houvesse mais horas no dia, os geocientistas têm boas notícias:os dias na Terra estão ficando mais longos.

Um novo estudo que reconstrói a história profunda da relação do nosso planeta com a lua mostra que 1,4 bilhão de anos atrás, um dia na Terra durava pouco mais de 18 horas. Isso é pelo menos em parte porque a lua estava mais perto e mudou a maneira como a Terra girava em torno de seu eixo.

"À medida que a lua se afasta, a Terra é como um patinador artístico giratório que desacelera ao esticar os braços, "explica Stephen Meyers, professor de geociências da Universidade de Wisconsin-Madison e co-autor do estudo publicado esta semana [4 de junho, 2018] no Proceedings of the National Academy of Sciences .

Ele descreve uma ferramenta, um método estatístico, que liga a teoria astronômica à observação geológica (chamada astrocronologia) para olhar para o passado geológico da Terra, reconstruir a história do sistema solar e compreender as mudanças climáticas antigas conforme registrado no registro rochoso.

"Uma de nossas ambições era usar a astrocronologia para contar o tempo no passado mais distante, para desenvolver escalas de tempo geológicas muito antigas, "Meyers diz." Queremos ser capazes de estudar rochas com bilhões de anos de uma forma que seja comparável a como estudamos os processos geológicos modernos. "

O movimento da Terra no espaço é influenciado por outros corpos astronômicos que exercem força sobre ela, como outros planetas e a lua. Isso ajuda a determinar as variações na rotação da Terra e oscilação em seu eixo, e na órbita a Terra traça ao redor do sol.

Essas variações são conhecidas coletivamente como ciclos de Milankovitch e determinam onde a luz solar é distribuída na Terra, o que também significa que eles determinam os ritmos climáticos da Terra. Cientistas como Meyers observaram esse ritmo climático no registro de rochas, abrangendo centenas de milhões de anos.

Mas voltando mais longe, na escala de bilhões de anos, provou ser um desafio porque os meios geológicos típicos, como namoro radioisotópico, não fornecem a precisão necessária para identificar os ciclos. Também é complicado pela falta de conhecimento da história da lua, e pelo que é conhecido como caos do sistema solar, uma teoria apresentada pelo astrônomo parisiense Jacques Laskar em 1989.

O sistema solar tem muitas partes móveis, incluindo os outros planetas orbitando o sol. Pequena, as variações iniciais nessas partes móveis podem se propagar em grandes mudanças milhões de anos depois; este é o caos do sistema solar, e tentar explicar isso pode ser como tentar rastrear o efeito borboleta ao contrário.

Ano passado, Meyers e seus colegas decifraram o código do caótico sistema solar em um estudo de sedimentos de uma formação rochosa de 90 milhões de anos que capturou os ciclos climáticos da Terra. Ainda, quanto mais para trás no registro de rock ele e outros tentaram ir, menos confiáveis ​​serão suas conclusões.

Por exemplo, a lua está atualmente se afastando da Terra a uma taxa de 3,82 centímetros por ano. Usando esta taxa atual, cientistas extrapolando no tempo calcularam que "além de cerca de 1,5 bilhão de anos atrás, a lua estaria perto o suficiente para que suas interações gravitacionais com a Terra tivessem rasgado a lua, "Meyers explica. No entanto, sabemos que a lua tem 4,5 bilhões de anos.

Então, Meyers procurou uma maneira de explicar melhor exatamente o que nossos vizinhos planetários estavam fazendo bilhões de anos atrás, a fim de compreender o efeito que eles tiveram na Terra e seus ciclos de Milankovitch. Este foi o problema que ele trouxe consigo para uma palestra que deu no Observatório da Terra Lamont-Doherty da Universidade de Columbia durante um ano sabático em 2016.

Na audiência daquele dia estava Alberto Malinverno, Lamont Research Professor em Columbia. "Eu estava sentado lá quando disse a mim mesmo, 'Eu acho que sei fazer isso! Vamos ficar juntos! '"Diz Malinverno, o outro estudo coautor. "Foi emocionante porque, de certa forma, você sonha com isso o tempo todo; Eu era uma solução procurando um problema. "

Os dois se uniram para combinar um método estatístico que Meyers desenvolveu em 2015 para lidar com a incerteza ao longo do tempo - chamado TimeOpt - com a teoria astronômica, dados geológicos e uma abordagem estatística sofisticada chamada inversão bayesiana, que permite aos pesquisadores lidar melhor com a incerteza de um sistema de estudo.

Eles então testaram a abordagem, que eles chamam de TimeOptMCMC, em duas camadas de rocha estratigráfica:a Formação Xiamaling de 1,4 bilhão de anos do norte da China e um registro de 55 milhões de anos de Walvis Ridge, no sul do Oceano Atlântico.

Com a abordagem, eles poderiam avaliar com segurança a partir de camadas de rocha nas variações de registro geológico na direção do eixo de rotação da Terra e a forma de sua órbita em tempos mais recentes e profundos, ao mesmo tempo em que aborda a incerteza. Eles também foram capazes de determinar a duração do dia e a distância entre a Terra e a lua.

"No futuro, queremos expandir o trabalho em diferentes intervalos de tempo geológico, "diz Malinverno.

O estudo complementa dois outros estudos recentes que contam com o registro de rochas e os ciclos de Milankovitch para entender melhor a história e o comportamento da Terra.

Uma equipe de pesquisa em Lamont-Doherty usou uma formação rochosa no Arizona para confirmar a notável regularidade das flutuações orbitais da Terra de quase circular a mais elíptica em um 405, Ciclo de 000 anos. E outra equipe na Nova Zelândia, em colaboração com Meyers, observou como as mudanças na órbita da Terra e a rotação em seu eixo afetaram os ciclos de evolução e extinção de organismos marinhos chamados graptolóides, voltando 450 milhões de anos.

"O registro geológico é um observatório astronômico para o início do sistema solar, "diz Meyers." Estamos observando seu ritmo pulsante, preservado na rocha e na história da vida. "