Por um bilhão de anos, dias na Terra duravam apenas 19 horas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/06/2023

Torques opostos: As marés lunares e as marés solares atuam inversamente na rotação da Terra.
[Imagem: Ross N. Mitchell et al. - 10.1038/s41561-023-01202-6]

Duração do dia

Parece cada vez mais difícil encaixar toda a nossa agenda nas 24 horas do dia, mas teria sido ainda mais difícil se tivéssemos vivido quando a Terra era mais jovem.

No passado remoto da Terra, os dias eram mais curtos do que hoje porque a Lua estava mais perto de nós.

"Com o tempo, a Lua roubou a energia rotacional da Terra para impulsioná-la para uma órbita mais alta, mais distante da Terra," explica o professor Ross Mitchell, do Instituto de Geologia e Geofísica da China.

Assim, para calcular a duração do dia em cada época, até agora tudo parecia ser uma questão de traçar a distância da Terra até a Lua e fazer um cálculo direto: Os modelos científicos mostram uma duração do dia consistentemente mais e mais curta quanto mais voltamos no tempo - por exemplo, os dias eram meia hora mais curtos há 70 milhões de anos.

Mas, ao observar as rochas, e não os cálculos dos modelos, Mitchell e seu colega Uwe Kirscher não encontraram essa mudança lenta e constante na duração do dia conforme voltamos no tempo.

Ao contrário, os dados observacionais mostram alterações quase bruscas e um longo estacionamento na duração do dia, um desafio sobre o qual os cientistas agora terão que se debruçar.

Cicloestratigrafia

Para medir a duração dos dias em eras geológicas passadas, tipicamente os cientistas procuram rochas sedimentares especiais, que preservam camadas de escala muito fina em planícies de lama de maré: Conte o número de camadas sedimentares por mês causadas pelas flutuações das marés e você saberá o número de horas em um dia antigo.

Mas esses registros de maré são raros e os que estão aparentemente preservados são frequentemente contestados. Por isso, os dois geólogos se voltaram para outra técnica para estimar a duração do dia.

A técnica usada foi a cicloestratigrafia, um método geológico que usa camadas sedimentares rítmicas para detectar ciclos de Milankovitch (Milutin Milankovitch [1879-1958]), que refletem como as mudanças na órbita e na rotação da Terra afetam o clima.

"Dois ciclos de Milankovitch, precessão e obliquidade, estão relacionados à oscilação e à inclinação do eixo de rotação da Terra no espaço. A rotação mais rápida da Terra primitiva pode, portanto, ser detectada em ciclos de precessão e obliquidade mais curtos no passado," explicou Kirscher.

O grande interesse em analisar as atuais mudanças climáticas ampliou muito o interesse nesses ciclos, o que fez com que os registros obtidos dobrassem nos últimos sete anos. "Percebemos que finalmente era hora de testar uma ideia alternativa, mas completamente razoável, sobre a paleorrotação da Terra," disse Mitchell.

Os dados mostraram que a duração do dia (LOD) não segue o esperado padrão linear na escala de milhões de anos (Ma).
[Imagem: Ross N. Mitchell et al. - 10.1038/s41561-023-01202-6]

Marés solares

Os dados mostraram uma discrepância radical em relação ao modelo tradicional: Em vez de dias com duração linearmente menores conforme avançamos rumo ao passado, o que os registros mostram é que a duração do dia da Terra parece ter parado seu aumento de longo prazo e estagnado em cerca de 19 horas, o que aconteceu aproximadamente entre dois a um bilhão de anos atrás.

E o momento desse "congelamento" na duração do dia situa-se exatamente entre os dois maiores aumentos de oxigênio observados na atmosfera terrestre.

A explicação mais provável para isso parece estar no fato de que, além das marés no oceano relacionadas à atração da Lua, a Terra também tem marés solares, relacionadas ao aquecimento da atmosfera durante o dia. Ao contrário da atração da Lua, a maré do Sol empurra a Terra. Então, enquanto a Lua diminui a rotação da Terra, o Sol a acelera.

As marés atmosféricas solares não são tão fortes quanto as marés oceânicas lunares, mas nem sempre foi assim: Quando a Terra estava girando mais rápido no passado, o puxão da Lua pode ter sido muito mais fraco.

Assim, este novo estudo dá suporte à ideia de que a ascensão da Terra aos níveis modernos de oxigênio teve que esperar por dias mais longos para que as bactérias fotossintéticas gerassem mais oxigênio a cada dia.

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