Một ngày trên Trái Đất từng chỉ dài 19 giờ

Độ dài một ngày trên Trái Đất đang tăng đều đặn hàng năm. Ảnh: Bigstock.

Trái Đất từng trải qua thời kỳ lịch sử hỗn loạn, mọi thứ gần như chậm lại và rơi vào bế tắc. Các hoạt động kiến tạo giảm bớt, quá trình địa hóa bắt đầu diễn ra và việc tiến hóa của các vật sống ở dạng đơn giản nhất cũng không diễn ra nhiều.

Giờ đây, nghiên cứu mới cho thấy khoảng thời gian này trùng với thời điểm Trái Đất rơi vào trạng thái ổn định quay liên tục. Khi đó, hành tinh tự quay quanh trục chỉ mất 19 giờ.

Lý do một ngày từng chỉ có 19 giờ

Nghiên cứu của hai nhà địa vật lý Ross N. Mitchell (Viện Khoa học Trung Quốc) và Uwe Kirscher (Đại học Curtin, Australia) cho thấy hiện tượng này kéo dài khoảng một tỷ năm. Đây là kết quả của sự cân bằng mong manh giữa các lực đối lập trong quá khứ. Vào thời điểm đó, Mặt Trăng ở gần Trái Đất hơn và lơ lửng ở một khoảng cách không đổi.

"Theo thời gian, Mặt Trăng đã đánh cắp năng lượng quay của Trái Đất để đẩy nó lên quỹ đạo cao hơn, xa Trái Đất hơn", hai nhà nghiên cứu giải thích trong một bài báo xuất bản trên Nature Geoscience.

Mặt Trăng ngày càng xa Trái Đất, khiến một ngày trên hành tinh dài hơn. Ảnh: Shutterstock.

Trước đây, độ dài một ngày trên Trái Đất có thể được suy ra từ sự phát triển của stromatolite, nhịp thủy triều, từ các mẫu trầm tích bùn do thủy triều tạo ra và được bảo tồn trong đá.

Trong nghiên cứu mới này, hai nhà địa vật lý tận dụng một loạt dữ liệu địa chất mới xuất hiện trong những năm gần đây. Dữ liệu này là các bản ghi về sự thay đổi nhịp nhàng của khí hậu trên Trái Đất do các lực thiên văn gây ra, bao gồm sự dao động và độ nghiêng của trục Trái Đất.

Phân tích thống kê của hai nhà nghiên cứu chỉ ra rằng độ dài một ngày của Trái Đất từng không thay đổi trong khoảng 2 tỷ năm trước, vào giữa kỷ Nguyên Sinh, đỉnh điểm là vào giai đoạn Snowball Earth và trước sự bùng nổ sự sống ở kỷ Cambri.

Tự hỏi điều gì đã đưa Trái Đất sơ khai đi vào thời kỳ tương đối ổn định, ông Mitchell và ông Kirscher đã kiểm tra các sự kiện lớn khác trong lịch sử của hành tinh.

Nếu phân tích trên là chính xác, sự ổn định về độ dài của một ngày diễn ra sau những biến động đáng kể về điều kiện khí hậu ban đầu của Trái Đất, cụ thể là sự kiện oxy hóa lớn, hay còn gọi là thảm họa oxy. Khi đó, nồng độ oxy tăng cao và tạo ra tầng ozone trước khi nồng độ giảm trở lại.

Có thể tầng ozone này đã hấp thụ nhiều ánh sáng mặt trời hơn hơi nước, kích thích thủy triều Mặt Trời trong bầu khí quyển.

Thủy triều Mặt Trời trong bầu khí quyển không mạnh bằng thủy triều đại dương do lực hấp dẫn của Mặt Trăng chi phối. Nhưng khi Trái Đất quay nhanh hơn trong quá khứ, lực kéo của Mặt Trăng sẽ yếu hơn, chỉ bằng 1/4 lực kéo hiện tại.

Nếu thủy triều trong khí quyển tăng tốc, cùng với việc nồng độ oxy và ánh sáng Mặt Trời tăng, như gợi ý của nhóm nghiên cứu, điều có thể đủ để cân bằng các lực đối lập và giúp Trái Đất duy trì tốc độ quay ổn định 19 giờ/ngày.

"Tại điểm cộng hưởng, các mômen thủy triều trong khí quyển và đại dương sẽ cân bằng, giúp ổn định tốc độ quay của Trái Đất với độ dài ngày không đổi," Mitchell và Kirscher giải thích.

Một ngày trên Trái Đất đang dài ra

Do sự chuyển động ra xa của Mặt Trăng, Trái Đất quay chậm lại và những ngày có ánh nắng Mặt Trời kéo dài hơn một chút.

Nhiều nghiên cứu trước đây đã tìm ra cách một ngày trên Trái Đất từ từ dài ra. Ước tính mỗi năm, một ngày trên hành tinh dài ra 0,000015 giây.

Hầu hết mô hình về việc chuyển động quanh trục của Trái Đất trong các nghiên cứu đã dự đoán một ngày trên hành tinh tăng đều đặn trong 3-4 tỷ năm qua. Ví dụ, một nghiên cứu năm 2018 phát hiện một ngày trên Trái Đất cách đây 1,4 tỷ năm chỉ kéo dài 18 giờ.

Trước đó, từ năm 1987, một nhóm nghiên cứu khác suy đoán độ dài một ngày của Trái Đất từng không thay đổi trong một thời gian dài. Sau đó, độ dài một ngày mới bắt đầu tăng chậm, đều đặn và đạt 24 giờ như hiện nay.

Thái An