对于那些希望一天中有更多时间的人来说，地球科学家们有个好消息:地球上的日子越来越长了。
一项重新构建我们星球与月球关系的深层历史的新研究表明，14亿年前，地球上的一天仅仅持续了18个多小时。这至少在一定程度上是因为月球离地球更近，改变了地球绕地轴旋转的方式。
“随着月球,地球就像一个旋转的花样滑冰运动员减慢伸展双臂,“斯蒂芬·迈耶斯解释说,威斯康星-麦迪逊大学的地球科学教授、该研究的作者之一本周(2018年6月4日)发表在《美国国家科学院学报》上。
它描述了一种工具，一种统计方法，将天文理论与地质观测(称为天文年代学)联系起来，以回顾地球的地质历史，重建太阳系的历史，并理解岩石记录中捕捉到的古代气候变化。
迈耶斯说:“我们的目标之一是利用天文年代学在最遥远的过去告诉时间，发展非常古老的地质年代。”“我们希望能够以一种类似于我们研究现代地质过程的方式研究数十亿年前的岩石。”
地球在太空中的运动受到其他天体的影响，比如其他行星和月球。这有助于确定地球自转的变化和地轴的摆动，以及地球围绕太阳的轨道。
这些变化被统称为Milankovitch循环，它们决定了阳光在地球上的分布位置，这也意味着它们决定了地球的气候节律。像迈耶斯这样的科学家在岩石记录中观察到了这种气候节奏，跨度达数亿年。
但是，回到数十亿年前，事实证明是具有挑战性的，因为典型的地质手段，如放射性同位素年代测定，不能提供识别周期所需的精确值。此外，由于缺乏对月球历史的了解，以及巴黎天文学家雅克•拉斯卡尔(Jacques Laskar)在1989年提出的所谓“太阳系混沌”(solar system chaos)理论，情况也变得复杂起来。
太阳系有许多活动的部分，包括环绕太阳的其他行星。这些运动部件中最初的微小变化会在数百万年后传播成巨大的变化;这是太阳系的混沌，试图解释它就像试图逆向追踪蝴蝶效应。
去年，迈耶斯和他的同事们在一项研究中破解了混乱的太阳系密码。这项研究是对一组具有9000万年历史的岩石的沉积物进行的研究，这些岩石记录了地球的气候周期。尽管如此，他和其他人尝试过的岩石记录越远，他们的结论就越不可靠。
例如，月球目前正以每年3.82厘米的速度远离地球。根据目前的速度，科学家通过时间推算，“在大约15亿年前，月球离地球的距离应该足够近，以至于它与地球的引力作用会把月球撕裂，”迈耶斯解释说。然而，我们知道月球有45亿年的历史。
因此，迈耶斯寻求一种方法来更好地解释我们的行星邻居在数十亿年前所做的事情，以便了解他们对地球及其米兰科维奇周期的影响。这就是他在哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站(Lamont-Doherty Earth Observatory)发表演讲时带来的问题。
那天的听众是哥伦比亚大学拉蒙特研究教授阿尔贝托·马尔弗诺(Alberto Malinverno)。“我坐在那里对自己说，‘我想我知道怎么做!’”让我们一起!另一位研究合著者Malinverno说。“这很令人兴奋，因为在某种程度上，你一直梦想着这一切;我是一个寻找问题的解决方案。
两个联手结合开发的一种统计方法,迈耶斯在2015年处理不确定性是跨越时间——称为TimeOpt天文理论,地质数据和复杂的贝叶斯反演的统计方法,允许研究人员更好地处理不确定性的研究系统。
然后他们测试了这一方法，他们称之为时间optmcmc，在两个地层岩石层上:来自中国北部的14亿年前的夏玛岭组，以及来自南大西洋的Walvis Ridge的5,500万年前的记录。
通过这种方法，他们可以可靠地从岩石层中评估地球旋转轴方向的地质记录变化，以及最近时间和深时间内地球轨道的形状，同时也解决了不确定性。他们还能确定一天的长度和地球和月球之间的距离。
“在未来，我们希望将工作扩展到地质时间的不同间隔，”Malinverno说。
这项研究补充了另外两项基于岩石记录和米兰科维奇周期的研究，以更好地了解地球的历史和行为。
Lamont-Doherty的一个研究小组利用亚利桑那州的一块岩石，证实了地球轨道在405000年的周期中从近乎圆形到更椭圆形的显著规律性。新西兰的另一个研究小组与迈耶斯合作，研究了地球轨道的变化和地轴的旋转是如何影响被称为类笔石的海洋生物进化和灭绝周期的，要追溯到4.5亿年前。
“地质记录是早期太阳系的天文台，”迈耶斯说。“我们正在观察它跳动的节奏，保存在岩石和生命的历史中。”
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