最近的研究表明，地球和月球在大约25亿年前有着更密切的关系：月球绕地球运行的轨道更近，地球自转速度也快得多。
“通过研究古老的岩石，可以获取关于地月动力学以及太阳系的信息，”威斯康星大学麦迪逊分校的博士后地球科学家、最新研究的主要作者Margriet Lantink说。“这真的很酷。”
当然，直到半个世纪前人类首次登上月球，研究人员才能确定即使是现代地球和月球之间的距离。那时，宇航员在月球上放置了反射器，从地球上可以看到。通过监测它们随时间变化的距离，科学家们确定月球平均每年以约3.8厘米的速度远离我们——这是由于潮汐能逐渐减少，从而使地球自转速度减慢。
问题是，这个速度不可能在整个历史上都保持不变。“月球现在远离的速度太快了，不可能在整个历史上都是这个速度，”Lantink补充说，如果真是这样，月球早在15亿年前就会撞上地球了。
米兰科维奇循环
以前的研究人员使用诸如检查古代化石双壳类动物等方法来了解更多关于古代地月动力学的信息。由于这些生物每天都会生长微小的新层，科学家可以通过分析这些层来估算一年中的天数。
其他方法包括通过长时间检查潮汐沉积物来确定一个农历月的天数。这些线索可以帮助我们估算月球离地球的平均距离，以及地球自转的速度。但Lantink说，这些方法都不太可靠。
她和她的同事希望提高可靠性，并将证据追溯到更远古的时期。在他们最新发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中，他们转向了澳大利亚西北部的古老岩石。那里的布罗克曼铁矿层乔弗里段的岩石可追溯到大约24.6亿年前，岩石成分的规律性变化可以揭示当时气候模式的变化。
这些气候模式属于米兰科维奇循环，这是由地球运动引起的三种周期性变化。第一种被称为气候进动，它影响地球自转轴指向的方向。如今，这个循环持续约21,000年。
第二个周期与地球倾角或斜度的逐渐变化有关。这个周期持续约41,000年。最后，偏心率周期涉及我们行星绕太阳椭圆轨道的变化。这些周期中较短的版本大约持续100,000年。
每一个都导致照射到地球的阳光分布发生变化——这些痕迹可以在古老岩石上看到，就像树木年轮揭示一年中季节的周期性一样。
岩石证据
布罗克曼铁矿层岩石层中的周期性模式表明，在大约24.6亿年前，气候岁差周期比今天所需的21,000年要短得多。
研究人员倾向于认为，椭圆周期在过去25亿年中没有太大变化，因为它们与独立于地月动力学的其他因素有关。但澳大利亚的岩石表明，当时的岁差周期要短得多。
例如，在一个10万年的偏心率周期内，Lantink和她的团队发现了9个岁差周期。这意味着每个岁差周期大约只持续了11,000年。基于这个较短的长度，研究人员计算出24.6亿年前月球离地球的平均距离约为20万英里。这比今天238,855英里的平均距离要近得多。
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根据这些发现，Lantink 表示，地球一天的时间也更短（因为地球轴的进动运动与地球自转速度之间存在直接关系）。虽然一年仍有365天，但每一天只有16.9小时。
如果还有任何疑问，最近的另一项研究使用了模型来预测古代月球轨道演化，而不是检查古老的岩石。这些研究人员发现了与Lantink研究相似的结果。她说，这两项研究共同修正了我们对数十亿年前地月动力学的理解。
