以前的月球离我们地球有多大：在过去的，25亿年里

仰望夜空中的月亮，你绝对想不到它正在慢慢远离地球。但我们知道并非如此。1969 年，美国宇航局的阿波罗任务在月球上安装了反光板。这些都表明，目前月球正以每年3.8厘米的速度远离地球。

如果我们采用月球目前的后退率并将其推回到过去，我们最终会在大约 15 亿年前地球和月球之间发生碰撞。然而，月球形成于大约 45 亿年前，这意味着当前的衰退率不能很好地指导过去。

我们与来自乌得勒支大学和日内瓦大学的研究人员一起，一直在使用多种技术来尝试获取有关我们太阳系遥远过去的信息。

我们最近发现了一个完美的地方来揭示我们后退的月球的长期历史。它不是来自研究月球本身，而是来自读取地球上古老岩石层中的信号。

层与层之间的阅读

在澳大利亚西部美丽的Karijini 国家公园，一些峡谷穿过 25 亿年前有节奏地层状沉积物。这些沉积物是带状铁层，由独特的富含铁和二氧化硅的矿物层组成，曾经广泛沉积在海底，现在在地壳最古老的部分也能找到。

Joffre Falls的悬崖暴露表明，不到一米厚的红棕色铁层如何以规则的间隔与更暗、更薄的地平线交替出现。

较暗的区间由较软的岩石组成，更容易受到侵蚀。仔细观察露头会发现存在一种额外规则的、规模较小的变化。岩石表面被流经峡谷的季节性河水磨光，呈现出白色、红色和蓝灰色交替层叠的图案。

1972 年，澳大利亚地质学家 AF Trendall 提出了关于这些古老岩层中可见的不同尺度的周期性重复模式的起源的问题。他认为这些模式可能与过去由所谓的“米兰科维奇周期”引起的气候变化有关。

周期性气候变化

米兰科维奇周期描述了地球轨道形状和地轴方向的微小周期性变化如何影响地球多年来接收到的阳光分布。

现在，占主导地位的米兰科维奇周期每 40 万年、10 万年、4.1 万年和 2.1 万年发生变化。这些变化在很长一段时间内对我们的气候施加了强有力的控制。

过去米兰科维奇气候强迫影响的主要例子是极端寒冷或温暖时期的出现，以及更潮湿或更干燥的区域气候条件。

这些气候变化显着改变了地球表面的状况，例如湖泊的大小。它们是撒哈拉沙漠周期性绿化和深海氧气含量低的原因。米兰科维奇循环也影响了包括我们人类在内的动植物的迁徙和进化。

这些变化的特征可以通过沉积岩的周期性变化来解读。

记录的摆动

地球和月球之间的距离与米兰科维奇周期之一——气候岁差周期——的频率直接相关。这个周期源于岁差运动（摆动）或地球自转轴随时间改变的方向。这个周期目前持续约 21,000 年，但在过去月球离地球较近时，这个周期会更短。

这意味着，如果我们能首先在古老的沉积物中找到米兰科维奇周期，然后找到地球摆动的信号并确定其周期，我们就可以估算沉积物沉积时地球与月球之间的距离。

我们之前的研究表明，米兰科维奇旋回可能保存在南非的一个古老带状铁矿地层中，从而支持了特伦德尔的理论。

大约 25 亿年前，澳大利亚的带状铁矿层可能与南非的岩石沉积在同一个海洋中。然而，澳大利亚岩石的周期性变化暴露得更好，使我们能够以更高的分辨率研究变化。

我们对澳大利亚带状铁矿层的分析表明，岩石包含多尺度的周期性变化，大约以 10 和 85 厘米的间隔重复。将这些厚度与沉积物沉积的速度结合起来，我们发现这些周期性变化大约每 11,000 年和 100,000 年发生一次。

因此，我们的分析表明，在岩石中观察到的 11,000 年周期可能与气候岁差周期有关，其周期比目前的约 21,000 年短得多。然后我们利用这个进动信号计算出24.6亿年前地球和月球之间的距离。

我们发现当时月球距离地球约 60,000 公里（该距离约为地球周长的 1.5 倍）。这将使一天的长度比现在短得多，大约为 17 小时，而不是目前的 24 小时。

了解太阳系动力学

天文学研究为我们太阳系的形成和当前状况的观察提供了模型。

我们的研究和其他人的一些研究是获得太阳系演化真实数据的唯一方法之一，对于未来的地月系统模型至关重要。

令人惊奇的是，过去的太阳系动力学可以从古代沉积岩的微小变化中确定出来。然而，一个重要的数据点并不能让我们全面了解地月系统的演化。

我们现在需要其他可靠的数据和新的建模方法来追踪月球随时间的演变。我们的研究团队已经开始寻找下一组岩石，它们可以帮助我们发现更多关于太阳系历史的线索。对话

Joshua Davies ，魁北克蒙特利尔大学 (UQAM) 土地与大气科学教授和威斯康星大学麦迪逊分校地球科学系博士后研究员Margriet Lantink