Скалы Большого каньона оказались чем-то вроде древней астрономической записи. В слоях пород возрастом около 1,2 млрд лет учёные нашли ритмы, по которым можно восстановить, как в далёком прошлом менялись движение Земли, её ось и система Земля — Луна.
Работа опубликована 18 сентября в Nature Geoscience. Исследователи изучили красные породы формации Hakatai Shale — древние осадки, которые когда-то накапливались на территории нынешнего Большого каньона.
Оказалось, что слои в них повторяются не случайно. Их толщина и чередование отражают циклические изменения климата, вызванные движением Земли в космосе.
Орбита оставила след в камне
Орбита Земли и наклон её оси постоянно немного меняются. На эти колебания влияют гравитация Луны и других планет Солнечной системы. Такие изменения воздействуют на количество солнечного света, которое получает Земля, а значит — и на климат.
Сегодня эти циклы хорошо известны и называются циклами Миланковича. Их следы находят в ледниках, морских отложениях и более молодых породах.
Но чем дальше в прошлое пытаются заглянуть астрономические модели, тем хуже они работают. Движение планет на огромных промежутках времени становится слишком сложным и хаотичным, поэтому надёжно рассчитать положение Земли и Луны 1,2 млрд лет назад только с помощью математики практически невозможно.
Здесь и пригодились скалы Большого каньона.
Учёные проанализировали повторяющиеся слои Hakatai Shale и сравнили их с возможными астрономическими циклами. Получившаяся последовательность позволила независимо восстановить параметры древней системы Земля — Луна и особенности движения Земли по орбите.
Иными словами, то, что невозможно напрямую вычислить сегодня, оказалось записано в камне более миллиарда лет назад.
В древней Солнечной системе происходило что-то необычное
Самым неожиданным оказался сигнал, связанный с изменениями наклона земной оси.
Его амплитуда в древних породах оказалась необычно высокой. Авторы работы рассматривают два возможных объяснения.
Первое — 1,2 млрд лет назад гравитационные взаимодействия между планетами Солнечной системы могли немного отличаться от современных. В системе могли существовать резонансы, которые со временем исчезли или сместились.
Второе объяснение проще: древний климат Земли мог особенно сильно реагировать на небольшие изменения наклона оси, усиливая их след в осадочных породах.
Пока определить, какой вариант верен, исследователи не могут.
Камни помогают заглянуть туда, где ломаются расчёты
Подобные геологические записи важны потому, что Солнечная система не работает как идеально предсказуемый часовой механизм. На промежутках в сотни миллионов лет небольшие гравитационные возмущения постепенно накапливаются, и траектории планет становятся чрезвычайно чувствительными к исходным условиям.
Из-за этого современную конфигурацию Солнечной системы нельзя просто «прокрутить назад» на миллиард лет и получить однозначный ответ.
Зато осадочные породы сохранили физический след тех циклов, которые действительно происходили.
Авторы считают, что такие записи могут помочь уточнить не только историю Земли и Луны, но и эволюцию всей Солнечной системы. И Большой каньон в этом смысле оказался не просто геологической летописью нашей планеты — часть его слоёв сохранила ещё и историю движения Земли в космосе.
