Para cualquiera que alguna vez haya deseado que hubiera más horas en el día, los geocientíficos tienen una buena noticia:los días en la Tierra son cada vez más largos.

Un nuevo estudio que reconstruye la historia profunda de la relación de nuestro planeta con la luna muestra que hace 1.400 millones de años, un día en la Tierra duraba poco más de 18 horas. Esto se debe, al menos en parte, a que la luna estaba más cerca y cambió la forma en que la Tierra giraba alrededor de su eje.

"A medida que la luna se aleja, la Tierra es como un patinador artístico giratorio que se ralentiza mientras estira los brazos, "explica Stephen Meyers, profesor de geociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison y coautor del estudio publicado esta semana [4 de junio de 2018] en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Describe una herramienta, un método estadístico, que vincula la teoría astronómica con la observación geológica (llamada astrocronología) para mirar hacia atrás en el pasado geológico de la Tierra, reconstruir la historia del sistema solar y comprender el cambio climático antiguo según lo capturado en el registro de rocas.

"Una de nuestras ambiciones era utilizar la astrocronología para decir la hora en el pasado más lejano, para desarrollar escalas de tiempo geológicas muy antiguas, "Dice Meyers." Queremos poder estudiar rocas que tienen miles de millones de años de una manera que sea comparable a la forma en que estudiamos los procesos geológicos modernos ".

El movimiento de la Tierra en el espacio está influenciado por otros cuerpos astronómicos que ejercen fuerza sobre ella, como otros planetas y la luna. Esto ayuda a determinar las variaciones en la rotación de la Tierra y el bamboleo sobre su eje. y en la órbita la Tierra traza alrededor del sol.

Estas variaciones se conocen colectivamente como ciclos de Milankovitch y determinan dónde se distribuye la luz solar en la Tierra. lo que también significa que determinan los ritmos climáticos de la Tierra. Científicos como Meyers han observado este ritmo climático en el registro de rock, que abarca cientos de millones de años.

Pero volviendo más atrás, en la escala de miles de millones de años, ha demostrado ser un desafío porque los medios geológicos típicos, como la datación por radioisótopos, no proporcionan la precisión necesaria para identificar los ciclos. También se complica por la falta de conocimiento de la historia de la luna, y por lo que se conoce como caos del sistema solar, una teoría planteada por el astrónomo parisino Jacques Laskar en 1989.

El sistema solar tiene muchas partes móviles, incluyendo los otros planetas que orbitan alrededor del sol. Pequeña, las variaciones iniciales en estas partes móviles pueden propagarse a grandes cambios millones de años después; esto es el caos del sistema solar, y tratar de explicarlo puede ser como intentar rastrear el efecto mariposa a la inversa.

El año pasado, Meyers y sus colegas descifraron el código del caótico sistema solar en un estudio de sedimentos de una formación rocosa de 90 millones de años que capturó los ciclos climáticos de la Tierra. Todavía, cuanto más atrás en el disco de rock él y otros han tratado de ir, menos fiables son sus conclusiones.

Por ejemplo, la luna se está alejando actualmente de la Tierra a una velocidad de 3,82 centímetros por año. Usando esta tasa actual, Los científicos, extrapolando el tiempo atrás, calcularon que "más allá de hace unos 1.500 millones de años, la luna habría estado lo suficientemente cerca como para que sus interacciones gravitacionales con la Tierra hubieran destrozado la luna, "Meyers explica. Sin embargo, sabemos que la luna tiene 4.500 millones de años.

Entonces, Meyers buscó una manera de explicar mejor lo que estaban haciendo nuestros vecinos planetarios hace miles de millones de años para comprender el efecto que tenían en la Tierra y sus ciclos de Milankovitch. Este fue el problema que trajo consigo a una charla que dio en el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia mientras tomaba un año sabático en 2016.

En la audiencia de ese día estaba Alberto Malinverno, Profesor de Investigación Lamont en Columbia. "Estaba sentado allí cuando me dije a mí mismo:¡Creo que sé cómo hacerlo! ¡Reunámonos! '", Dice Malinverno, el otro coautor del estudio. "Fue emocionante porque, en cierto sentido, sueñas con esto todo el tiempo; Yo era una solución buscando un problema ".

Los dos se unieron para combinar un método estadístico que Meyers desarrolló en 2015 para lidiar con la incertidumbre a lo largo del tiempo, llamado TimeOpt, con la teoría astronómica. datos geológicos y un enfoque estadístico sofisticado llamado inversión bayesiana que permite a los investigadores manejar mejor la incertidumbre de un sistema de estudio.

Luego probaron el enfoque, que ellos llaman TimeOptMCMC, en dos capas de rocas estratigráficas:la Formación Xiamaling de 1.400 millones de años del norte de China y un registro de 55 millones de años de Walvis Ridge, en el Océano Atlántico sur.

Con el acercamiento, pudieron evaluar de manera confiable a partir de capas de roca en el registro geológico las variaciones en la dirección del eje de rotación de la Tierra y la forma de su órbita tanto en tiempo más reciente como en tiempo profundo, al mismo tiempo que aborda la incertidumbre. También pudieron determinar la duración del día y la distancia entre la Tierra y la Luna.

"En el futuro, queremos expandir el trabajo en diferentes intervalos de tiempo geológico, "dice Malinverno.

El estudio complementa otros dos estudios recientes que se basan en el registro de rocas y los ciclos de Milankovitch para comprender mejor la historia y el comportamiento de la Tierra.

Un equipo de investigación de Lamont-Doherty utilizó una formación rocosa en Arizona para confirmar la notable regularidad de las fluctuaciones orbitales de la Tierra de casi circular a más elíptica en un 405, Ciclo de 000 años. Y otro equipo en Nueva Zelanda, en colaboración con Meyers, observó cómo los cambios en la órbita de la Tierra y la rotación sobre su eje han afectado los ciclos de evolución y extinción de organismos marinos llamados graptoloides, retrocediendo 450 millones de años.

"El registro geológico es un observatorio astronómico del sistema solar temprano, ", dice Meyers." Estamos mirando su ritmo pulsante, conservado en la roca y la historia de la vida ".