De første dyr på Jorden havde et kortere døgn
For 500 millioner år siden var døgnets længde mere end to timer kortere end i dag, viser ældgammel bornholmsk muddersten.
Månen-jorden-apollo-11-NASA

Månen på vej væk fra Jorden. På billedet ses Jorden set fra Månen, Apollo 11, 1969. (Foto: NASA image and video Library)

Månen på vej væk fra Jorden. På billedet ses Jorden set fra Månen, Apollo 11, 1969. (Foto: NASA image and video Library)

Når du står op om morgenen, tænker du måske, at du godt kunne bruge en time mere på øjet. I givet fald er det heldigt, at du ikke levede for 500 millioner år siden. Her havde de første dyr på Jorden nemlig et kortere døgn.

Det tager 24 timer fra Solen står op den ene dag, til den står op igen den næste. Det er fordi, det tager Jorden præcis 24 timer at rotere om sin egen akse.

Så lang tid har det dog ikke altid taget, Jorden er simpelthen blevet markant langsommere til at rotere med alderen. Men hvorfor nu det?

Det er faktisk ikke Jordens egen skyld, men derimod Månen, der har lavet 'rod' i døgnet.

I et nyt studie viser vi, at døgnet for 500 millioner år siden var bare 21 timer og 47 minutter langt. Denne korte døgnlængde vidner om, at Månen gennem tiden har bremset Jordens rotation.

Månen har dog betalt en høj pris for sin indblanding, den er nemlig blevet fordrevet 15.000 km væk fra Jorden siden da.

Det har vi fundet ud af ved at undersøge en ældgammel bornholmsk muddersten – nærmere bestemt bornholmsk skifer, en bjergart, der blandt andet dannes af ler og mudder.

Studiet er udgivet i det internationale tidsskrift 'Earth and Planetary Science Letters'.

Fortiden skjuler sig i den bornholmske undergrund

Det kan være svært at begribe, hvordan man vil kunne bestemme døgnets længde for 500 millioner år siden, når vi nu ikke har mulighed for at spole tiden tilbage og måle efter, men den information ligger faktisk gemt dybt i undergrunden.

Ældgamle havbundssedimenter gør det muligt for os at se ind i fortiden, helt tilbage til dengang for 500 millioner år siden, da de første fortidsdyr opstod.

Fakta
Om Forskerzonen

Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.

Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra Lundbeckfonden. Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af Lundbeckfonden. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.

Ved at analysere det kemiske indhold i de forhistoriske havbundssedimenter – taget fra henholdsvis det sydlige Sverige og Bornholm – har vi fundet såkaldte soldrevne klimacyklusser, også kaldet 'Milankovitch-cyklusser'.

Helt kort fortalt er det cykliske svingerne i indstrålingen af sollys på Jorden, som skaber cykliske klimaforandringer, der varer mange tusinde år og blandt andet står bag istiderne (se faktaboksen under artiklen for den lange forklaring). 

Gennem Jordens historie har soldrevne klimasvingninger sat sit aftryk på de forskellige sedimentære lag og ved at studere dem, kan vi med høj sikkerhed sige, at de opdagede rytmer (eller svingninger) afspejler datidens klimaforandringer.

Man kan sige, at vores opdagelse svarer til, at finde et halv milliard år gammelt fotografi af Solsystemet på et støvet loftrum, hvor vi ikke havde regnet med at finde det.

Normalt ville man nemlig aldrig kigge efter Milankovitch-cyklusser i den kulsorte og helt monotone bornholmske skifer, og selvom vi håbede, havde vi bestemt heller ikke regnet med at finde noget. Men nogle gange kan det altså betale sig at lede steder, hvor man ikke forventer at finde noget.

Det er hér i skiferen, at Jorden kan røbe noget om, hvordan døgnet så ud for vores fortidsdyr. Ud fra forholdet mellem de soldrevne klimasvingninger har vi nemlig kunnet beregne døgnets længde og Månens afstand til Jorden, som er direkte koblede til hinanden.

Månen 'flygter' stadig længere væk

Månen trækker hele tiden i Jordens tidevandsbølge og bremser derved Jordens rotation. Samtidig med denne opbremsning har Månen været nødsaget til at bevæge sig væk fra Jorden, grundet den fysiske lov kaldet 'impulsmoment bevarelse'.

Forestil dig, at en billardkugle støder ind i en stillestående billardkugle.

Den kraftoverførsel, der nu sætter den stillestående billardkugle i bevægelse, skyldes impulsmoment bevarelse.

På samme måde skal du forestille dig, at Jordens bevægelse i form af dens rotation bliver overført til Månen, idet Månen bremser Jordens rotation.

Derfor bevæger Månen sig væk fra Jorden, og det gør den faktisk også i dag.

Faktisk vil den blive ved med at bevæge sig væk fra Jorden, til den en dag, den har opnået den helt samme rotationshastighed som Jorden. Til den tid ville den ene halvdel af Jorden altid have en flot måne svævende på nattehimlen, mens den anden halvdel aldrig ville kunne se Månen.

Det skal dog siges, at dette scenarie ikke forventes af ske, før Solen alligevel er blevet en rød dværg og har opslugt både Jorden og Månen.

Endnu et kapitel i Månens separationshistorie

Månen bevæger sig på nuværende tidspunkt væk fra Jorden med fire centimeter om året. Man har tidligere – med udgangspunkt i denne hastighed – regnet sig frem til, at Månen var godt 24.000 km tættere på Jorden end de nuværende 384.400 km for 500 millioner år siden.

Skulle man tage beregningen endnu længere tilbage, til dengang Månen blev til, opstår der dog et problem. Beregningen viser nemlig, at Månen i så fald blev skabt for 1,5 milliard år siden, da et himmellegeme ramte Jorden og skabte Månen.

Bornholm-skifer-kulsort

Borekerne fra den skandinaviske alunskifer. (Foto: Per Ahlberg)

Det kan vi dog med sikkerhed sige er forkert, da radioaktiv datering fastslår, at Månen er hele 4,5 milliarder år gammel, ligesom Jorden. Månen har altså ikke altid fjernet sig fra Jorden med den nuværende hastighed.

Vores beregninger viser, at Månen var 15.000 km tættere på Jorden for 500 millioner år siden – ikke 24.000 km.

Nyere modeller for Månens bevægelse væk fra Jorden tillægger resonans i verdenshavene stor betydning for den bevægelse og daterer samtidig Månes alder korrekt. De modeller stemmer overens med vores beregninger.

Forklaringen på 'problemet' (de 15.000 vs. 24.000) er altså resonans i verdenshavene, som også indikerer, at Månens nuværende hastighed væk fra Jorden på hele fire centimeter årligt må være exceptionel høj.

Jordlagene giver os en bedre forståelse af fortidens klima

Vores studie åbner også for at forbedre tidsbestemmelsen af de geologiske lag, selv når der ikke er synlige tegn på cyklusser i havbundssedimenterne.

Klimasvingningerne kan nemlig bruges som en form for taktstok til at bestemme den hastighed, hvormed havbundssedimenterne er blevet aflejret med og dermed også tidsbestemme de geologiske lag.

Metoden kan potentielt bruges gennem hele Jordens historie, og de soldrevne svingninger kan angive takten ned til blot 10.000 år, hvilket er markant mere præcist end de nuværende dateringsmetoder, der oftest har en usikkerhed på flere millioner år for ældgamle sedimenter, som dem vi har kigget på.

Vi vil nu bruge den større præcision til at forstå sammenspillet mellem tidligere tiders klimaforandringer, miljøets udvikling og masseuddøener (den femte og seneste masseuddøen er for ca. 65,5 millioner år siden, hvor bl.a. dinosaurerne uddøde).

Når man tidligere har skullet kortlæggende klodens klimaforandringer, har det svaret til, at man har kigget på et meget kornet og pixileret billede af Jordens historiske udvikling.

Med denne nye metode vil vi kunne stille helt skarpt og meget mere præcist kortlægge den tidslige udstrækning af de klimatiske forandringer – vi er gået fra en sort/hvid stumfilm til en film i ultra høj opløsning.

Ultimativt vil denne nye metode lede til en bedre forståelse af konsekvenserne af de menneskeskabte klimaforandringer, vi ser i dag. Og måske vil vi ligefrem kunne sige noget om, hvordan klimaet vil se ud for fremtidens dyreliv.

Hvad er Milankovitch-cyklusser?

Milankovitch-cyklusser er cykliske svingninger i indstrålingen af sollys på Jorden, hvilket skaber cykliske klimaforandringer over årtusinder. De seneste én million år har det blandt andet givet istider med 100.000 års mellemrum og den nuværende varmeperiode, der har varet 11.000 år.

Milankovitch-cyklusser opstår på baggrund af tre forskellige måder, som Solens indstråling på Jordens nordlige halvkugle ændrer sig over tid.

1. Jordes bane omkring Solen holder ikke altid den samme ellipseformede bane. Nogle gange er Jordens bane tættere på Solen, mens den andre gange er længere væk. Denne bane skaber en cyklus på 100.000 år og en cyklus på 405.000 år.

2. Jordens akse har en hældning, der ændrer sig i forhold til Solen. Hældningen er dog ikke konstant, men svinger mellem 22 og 24 grader. Jo større hældningen er, des større er forskellen på sommer og vinter. Denne cyklus varer 41.000 år.

3. Jorden drejer rundt om sin egen akse. Det giver dag og nat. På grund af Jordens elliptiske bane og hældningen i forhold til Solen opstår en cyklus på omkring 20.000 år, hvor der er forskel på, om Jorden er tættest på Solen om sommeren eller vinteren.

Disse tre cyklusser skaber samlet nogle svingninger i klimaet, som henover de seneste 100.000 år er resulteret i blandt andet i istider. Milankovitch-cyklusserne har også indflydelse på regnmængder, vindhastigheder og cirkulationen af vand i verdenshavene.

Forskere har længe debatteret, hvilke Milankovitch-cyklusser der har den største indflydelse på klimaet. Nogle mener, at de korte cyklusser har den største indvirkning, mens andre mener, at de lange cyklusser har den største indvirkning.

Alle må bruge og viderebringe Forskerzonens artikler

På Forskerzonen skriver forskere selv om deres forskning. Vi mener, det er vigtigt, at alle får mulighed for at læse om forskning fra forskerens egen hånd.

Alle må derfor bruge, kopiere og viderebringe Forskerzonens artikler udfra følgende enkle krav:

  • Det skal krediteres: 'Artiklen er oprindelig bragt på Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler'. Hvis artiklen bringes på web, skal der linkes til artiklen på Forskerzonen.
  • Artiklen må ikke redigeres og skal bringes i fuld længde (medmindre andet aftales med forskeren).
  • Du skal give forskeren besked om, at du genpublicerer.
  • Artikler, som er oversat fra The Conversation, skal have indsat en HTML-kode til indsamling af statistik i bunden. HTML-koden finder du i den originale artikel på The Conversations hjemmeside ved at klikke på knappen "Republish this article" ude til højre, derefter klikke på 'Advanced' og kopiere koden. Du finder linket til artiklen på The Conversation i bunden af Forskerzonens oversatte artikel. 

Det er ikke et krav, men vi sætter pris på, at du giver os besked, hvis du publicerer vores indhold (undtaget indhold fra The Conversation). Skriv til redaktør Anders Høeg Lammers på ahl@videnskab.dk.

Læs mere om Forskerzonen i Forskerzonens redaktionelle retningslinjer.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Se den nyeste video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.