Wissenschaft

Alte Gezeitenzeichen zeigen, dass der Mond einst viel näher an der Erde kreiste

Es ist bekannt, dass die Anziehungskraft des Mondes ist Was verursacht Gezeiten auf der Erde?Schaffung der zyklischen Natur des Gezeitensystems zwischen Ebbe und Flut.

Aber ein Faktor, der die Gezeiten über längere Zeiträume beeinflusst hat, ist die Tatsache, dass sich die Erdrotation im Laufe der Planetengeschichte verlangsamt hat und der Mond sich langsam weiter nach außen in seine Umlaufbahn gedreht hat.

Ja, der Mond bewegt sich auf seiner Umlaufbahn langsam von der Erde weg, und das hat Auswirkungen auf die Gezeiten der Erde, wenn wir das über Milliarden von Jahren vergleichen.

Der Mond driftet mit einer Geschwindigkeit von 3,8 cm pro Jahr von der Erde weg, und wir wissen dies dank Messungen, die mit einem von Apollo-Astronauten auf dem Mond platzierten Gerät, dem Lunar Laser Ranging Experiment, durchgeführt wurden.

Teil des Lunar Laser Ranging Experiments, fotografiert auf der Mondoberfläche von Apollo 15-Astronaut David Scott. Bildnachweis: NASA/D. Scott

Allerdings kurz nach dem Entstehung des Mondesunser Satellit umkreiste ihn viel, viel näher, und jeder Tag auf der Erde dauerte nur etwa vier Stunden.

Unklar ist jedoch, wie sich das Erde-Mond-System in den 4,5 Milliarden Jahren seither genau entwickelt hat: Wie hat sich die Zeit für eine Rotation der Erde und einen Umlauf des Mondes um die Erde im Laufe der Zeit entwickelt?

Studien zur Computermodellierung stimmen weitgehend nicht überein. Was benötigt wird, sind einige sachliche Datenpunkte aus der tiefen Geschichte der Erde.

Und hier kann die Geologie entscheidende Erkenntnisse liefern.

Bestimmte Gesteinsarten werden aus versunkenen Dünen in seichten Küstengewässern gebildet und weisen abwechselnd Schichten aus abgelagertem Sand und Schlamm auf, die durch starke bzw. schwache Strömungen zu unterschiedlichen Zeiten des Gezeitenzyklus entstanden sind.

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Küstensandstein.  Bildnachweis: Jenny Dettrick/Getty Images

Küstensandstein. Bildnachweis: Jenny Dettrick/Getty Images

Tom Eulenfeld und Christoph Heubeck, beide bei der Institut für Geowissenschaften, Friedrich-Schiller-Universität JenaDeutschland, das älteste Beispiel dafür in den erneut untersuchten geologischen Aufzeichnungen.

Er ist in Südafrika als Sandstein der Moodies-Gruppe bekannt und reicht 3,22 Milliarden Jahre zurück.

Die Dicke dieser Wechselschichten ändert sich alle 15 Schichten, vermutlich aufgrund der unterschiedlichen Strömungen während des Zyklus zwischen Spring- und Nippflut während eines Monats.

Diese geologischen Messungen, kombiniert mit der Anwendung von Johannes KeplerDas dritte Gesetz der Planetenbewegung ermöglichte es Eulenfeld und Heubeck, die Geschwindigkeit der Erdrotation und die Umlaufzeit des Mondes zum Zeitpunkt der Ablagerung dieser alten Gesteine ​​zu rekonstruieren.

Eine dünne Mondsichel mit untergehendem Erdschein über dem Paranal-Observatorium der ESO in Chile, 27. Oktober 2011. Bildnachweis: ESO/B.  Tafreshi (twanight.org)

Vor Milliarden von Jahren drehte sich der Mond viel näher an der Erde als heute. Kredit: ESO/B. Tafreshi (twanight.org)

Sie berechnen, dass der Abstand Erde-Mond vor 3,2 Milliarden Jahren etwa 70 % seines heutigen Wertes betrug und dass die Rotationsgeschwindigkeit der Erde damals zu einem Jahr von etwa 700 Tagen führte, wobei jeder Tag etwa 13 Stunden dauerte.

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Frühere Messungen von 650 Millionen Jahre alten Gesteinen aus Südaustralien zeigen, dass der Erde-Mond-Abstand 97 % des aktuellen Abstands zu dieser Zeit beträgt.

Mit diesen Punkten, um die Lücken zu füllen, können Computermodelle beginnen, ein viel besseres Bild davon zu erstellen, wie sich der Tanz des Mondes um die Erde im Laufe der Zeit verändert hat.

Lewis Dartnell las Einschränkungen der Umlaufbahn des Mondes vor 3,2 Milliarden Jahren aus Gezeitenstrahldaten von Tom Eulenfeld und Christoph Heubeck. Lesen Sie es online unter: arxiv.org/abs/2207.05464.

Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Ausgabe Oktober 2022 BBC Sky at Night Magazin.

Lili Falk

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