Как мир вращается: жизнь может ускорить вращение планеты

НАСА

Продолжительность земного дня сокращается с ледниковой скоростью на 1,8 миллисекунды каждые 100 лет. На этом изображении показаны Земля и Луна, видимые спутником НАСА в глубокой космической климатической обсерватории на расстоянии 1 миллиона миль. (Изображение предоставлено НАСА / GSFC)



Новое исследование показало, что присутствие жизни может влиять на скорость вращения планеты, выделяя газы, такие как кислород, которые могут увеличить скорость вращения мира.



В настоящее время Земле требуется около 24 часов, чтобы завершить свой день - то есть вращение вокруг оси планеты. Однако когда-то Земля вращалась гораздо быстрее, возможно, потребуется всего 2-3 часа, чтобы завершить день . Гравитационное притяжение Солнца и Луны помогло за миллиарды лет замедлить вращение Земли до ее нынешней скорости - эффект, известный как приливное торможение. Вращение Земли продолжает замедляться, при этом день планеты увеличивается примерно на 1,8 миллисекунды в столетие .

Предыдущие исследования показали, что множество различных факторов также могут ускорить и замедлить вращение Земли. Например, предыдущая работа показала, что повышение уровня моря от таяние ледников может сместить ось Земли , увеличивая скорость вращения планеты.



Атмосфера Земли также может повлиять на продолжительность дня. «Это удивительно, но масса атмосферы Земли составляет около 50 триллионов метрических тонн, и поэтому за достаточно длительные периоды времени - сотни, тысячи, даже миллионы лет - вся эта масса и ее сопротивление по поверхности планеты могут иметь эффект », - сказал автор исследования Калеб Шарф, директор астробиологии Колумбийского университета в Нью-Йорке.

«Представьте, например, что вы могли бы волшебным образом раскрутить всю атмосферу так, чтобы на протяжении веков повсюду дул ураганный ветер, дующий в одном направлении», - сказал Шарф demokratija.eu. «Постепенно, за счет сопротивления и трения, он будет воздействовать на вращающуюся твердую сферу планеты».

Конечно, реальное влияние атмосферы на планеты «намного, гораздо менее драматично, но, опять же, в геологических временных масштабах они могут иметь значение, и они могут противодействовать влиянию таких вещей, как лунные и солнечные гравитационные приливы», - сказал Шарф. [Викторина о Земле! Вы знаете нашу планету? ]



Как мир поворачивается

Степень потепления или охлаждения атмосферы планеты также может влиять на продолжительность дня планеты .

«Когда звезда нагревает такую ​​планету, как Земля, атмосфера реагирует, изменяя свое давление - горячий воздух расширяется, холодный сжимается, так что, в двух словах, вы в конечном итоге ежедневно перемещаете массу в атмосфере в действительно больших масштабах», - сказал Шарф. «Это означает, что масса в атмосфере больше не распределена равномерно по планете, и это дает возможность, если хотите, как большой гаечный ключ, гравитационные силы от звезды или лун воздействовать на атмосферу».

Притяжение звезд или лун в атмосфере планет обычно незначительное. Однако иногда скорость, с которой звезда нагревает атмосферу планеты, может `` резонировать '' или усиливать скорость, с которой вибрирует атмосфера, точно так же, как оперный певец может ударить нужную ноту, чтобы бокал шампанского резонировал и разбился, сказал Шарф. «Когда это происходит, масса атмосферы сгущается намного больше, и гаечный ключ для гравитации становится намного больше», - сказал он. [ 10 экзопланет, на которых могла быть жизнь инопланетян ]



Что касается Земли, «мы думаем, что это могло произойти, когда продолжительность дня составляла около 21 часа», - сказал Шарф. «Эффект гаечного ключа, или крутящий момент, мог остановить замедление вращения Земли из-за притяжения Луны, возможно, на сотни миллионов лет».

Шарф отметил, что жизнь может влиять на химию атмосферы, выделяя газы, такие как кислород. Эти газы, в свою очередь, могут влиять на то, как атмосфера теплая и холодная, и Шарф подсчитал, что это может повлиять на скорость вращения планеты.

«Возможность того, что биология или биосфера может влиять на вращение планеты, изменяя состав атмосферы - это безумие! Но кажется, что это не невозможно », - сказал Шарф.

Жизнь находит выход?

По словам Шарфа, жизнь может влиять на скорость вращения планеты с помощью различных механизмов. Например, ультрафиолетовый свет может генерировать озон из газообразного кислорода. Озон «действительно хорошо поглощает солнечный свет и нагревает атмосферу», - сказал Шарф. 'Представьте себе планету, где жизнь, производящая кислород, началась , и он все еще крутится быстро. По мере образования озона он может «настраивать» атмосферу так, чтобы резонанс сработал раньше, и это будет действовать против обычного замедления вращения планеты ».

Шарф признал, что существует большая неуверенность в том, насколько большое влияние жизнь может иметь на вращение планет. «Я просто изложил правдоподобный сценарий« а что, если »с некоторыми обоснованными предположениями относительно цифр», - сказал он.

«Почти каждое открытие в науке о экзопланетах за последние несколько десятилетий поставило под сомнение или расширило наше представление о планетах», - сказал Брайан Джексон, планетолог из Государственного университета Бойсе, который не принимал участия в этом исследовании. Предложение Шарфа «вводит еще одну новую и захватывающую идею - что, изменяя атмосферу планеты, сама биология может влиять на вращение планеты», - сказал Джексон. «Несмотря на огромное количество неопределенностей, эта гипотеза очень интересна и заслуживает дальнейшего изучения».

По словам Шарфа, будущая работа должна быть сосредоточена на использовании трехмерных компьютерных моделей для моделирования климата планеты и выяснения, может ли жизнь иметь эти предполагаемые эффекты. Затем исследователи могут попытаться взглянуть на скорости вращения реальных планет и посмотреть, соответствует ли какая-либо из них скорости вращения смоделированных обитаемых миров.

Однако, по словам Шарфа, измерение скорости вращения экзопланет - большая проблема. Если на планетах есть постоянные особенности, такие как большие заполненные облаками штормы или ледяные поля, они могут проявляться как вариации света, отраженного от этих миров, «и эти вариации могут дать нам ключ к разгадке скорости вращения», - сказал он. Хотя эти вариации, вероятно, трудно обнаружить, «мы также раньше удивляли себя, изобретая новые умные методы изучения экзопланет», - сказал Шарф.

Резко представленный его выводы онлайн 27 ноября в журнал Astrobiology.

Следите за сообщениями Чарльза К. Чоя на Twitter. @cqchoi . Подписывайтесь на нас @Spacedotcom , Facebook а также Google+ . Оригинальная статья о demokratija.eu .