如果穿越回7000万年前的白垩纪，你可能会发现，太阳和月亮更加匆忙地划过天空，明天比预想来得更快。

　　根据白垩纪晚期贝壳的一项新研究，恐龙时代即将结束时，地球自转比今天快，一年有372天。贝壳上的新发现让我们不禁沉思：45亿年来地球的自转变化有多大？背后的操纵者是谁？

　　激光钻细洞，窥探白垩纪的秘密

　　3月份美国地理学会的期刊《古海洋学和古气候学》上一项新研究说，白垩纪晚期的软体动物贝壳化石透露出一个秘密：恐龙时代结束时，地球自转比今天快，每年地球要自转372次，而目前是365次。这意味着白垩纪的一天，仅持续23个半小时。

　　科学家研究的，是一枚白垩纪海底的贝壳化石。7000万年后的今天，人们在阿曼的干旱山区发现了它。

　　它学名叫“Torreitessanchezi”，看起来像欧洲常见的粗陶啤酒杯，还有个盖子。这种古老的软体动物的两个壳铰链起来，像不对称的牡蛎。它们像现代牡蛎一样密密地附着于水下礁石。白垩纪时代，全球海洋都有它们的踪迹。

　　科学家分析的这种古老软体贝壳动物，属于已经灭绝的、种类繁多的“红蛤（rudistclams）”。这类生物生长很快，每天都要蹿一蹿个。

　　新研究使用激光来采样，获取贝壳的微小切片，比以前使用显微镜的办法更精确。在精准推算了年轮后，研究人员能够确定，白垩纪一年的天数比如今要多。

　　新方法将激光聚焦在小块贝壳上，钻出直径10微米（红细胞那么大）的孔，取一点点样品。这些微小样本中的微量元素，揭示了壳形成时，水的温度和化学成分。而且可以据此精确测量出一日生长环的宽度、数量，还有季节性变化。

　　新技术的高分辨率，前所未有地观察到了古代双壳类动物如何快速生长，甚至确定了一天内的水质变化情况。

　　“一个生长日，能取4到5个数据点，这在地质研究史上几乎从未有过。我们基本上可以把握7000万年前的一天。这真是太神奇了。”来自比利时布鲁塞尔自由大学的科学家德温特说。

　　享受太阳能量的造礁生物

　　贝壳的化学分析表明，白垩纪晚期的海洋温度比之前认为的要高，夏天达到40摄氏度，冬天超过30摄氏度。德温特说，40摄氏度可是接近软体动物的生理极限了。

　　在白垩纪晚期，这种贝壳是造礁生物，就像今天珊瑚扮演的角色一样。新的研究还证实，软体动物可能与光合生物共生，合作出了跟现在珊瑚礁规模一样大的“贝壳礁”。

　　6600万年前，“Torreitessanchezi”贝壳跟恐龙一起灭绝了。“它是非常特殊的双壳类动物。今天没有像它这样生活的贝壳了。”德温特说，“而在白垩纪晚期，全世界大多数礁石建造者都是这些双壳类动物。因此，它们确实具备当今珊瑚所具有的生态系统建设能力。”

　　研究发现，一天中，壳生长的变化，比季节或海潮周期变化还大——白天长得比晚上快得多。这就说明，这种贝壳十分依赖太阳，这表明它有光合的本事。

　　这就有意思了：太阳光居然是古代软体动物的衣食父母，这可跟现代过滤水中食物的贝壳不一样。德温特说，白垩纪的贝壳，很可能与一种能光合作用的生物共生，比如和藻类共生。

　　之前，也有科学家猜测古代贝壳会不会是光共生体，但没有直接证据。这项研究，第一次提供了切实可信的证据。

　　地球自转为什么变慢

　　由于白天和黑夜的节奏可以从贝壳生长明显看出来，而一年的周期也很明显。科学家数了贝壳每年生长的天数，发现一年有372个昼夜。这不算意外，因为科学家们知道过去的日子比现在短。然而，我们并不知道白垩纪晚期的日子到底多长。372这个精确的数字，将有助于我们对一个重大天文问题的研究。

　　一年的时间，古今基本是一样的，因为地球绕太阳的轨道不会改变。但是因为大海潮汐的摩擦，一天的时间是变化的，地球自转会越来越慢。

　　我们知道，月亮的引力，把地球上的海水吸引到靠月亮的一侧。海水与地球摩擦来摩擦去，就像刹车片一样，拖累了地球的自转，所以，一天的长度一直在稳定增长。

　　潮汐也会影响月球，它不仅逐渐锁定了月球，让月球永远一面向地球，还会让月球加速。现在，月亮正以每年3.82厘米的速度远离地球——阿波罗号登月后，将一个反射器留在月球表面，精确的激光反射测量出了这个数字。

　　美国威斯康星大学麦迪逊分校地球科学教授斯蒂芬·迈耶斯打了个比方：“随着月球的移动，地球就像一个旋转的花样滑冰运动员，在伸开双臂时会减速。”

　　但是科学家也知道，月球远离的速度并不恒定。要是一直每年3.82厘米，那算出来月球是14亿年前离开地球的。很多证据显示，月球与地球的互动可古老多了，最可能是45亿年以前，地球上就能看见月亮。

　　因此，月球古代离地球多远，我们不知道。这也是为啥这枚白垩纪贝壳如此重要，我们可以根据它推断月球与地球的互动史。

　　7000万年，在德温特和他的同事们看来，还不够古老。科学家还希望将新方法用在更古老的化石上，看能不能有什么新发现。

　　延伸阅读

　　14亿年前的一天又有多长

　　这个问题似乎无从探索。但科学家还是尝试着回答。2018年6月发表在《美国国家科学院院刊》的一项研究猜测，14亿年前，地球上的一天有18个小时以上。

　　先要说明的是：地球在太空中的运动，受到其他天体引力的影响，其规律是变化的，有复杂的节奏。地球的公转、自转和自转轴摆动的规律变化，被称为米兰科维奇周期——塞尔维亚人米兰科维奇首先计算了过去数百万年地球的离心率、转轴倾角和轨道进动的变化，认为了这些参数与地球出现冰川期有关。

　　比如，米兰科维奇认为，地球轨道倾角大约每26000年完成绕行一周的完整进动周期。与此同时，椭圆轨道旋转也以缓慢的21000年引导着季节和轨道之间的变化。另一方面，地球的自转轴和轨道平面之间的倾角以41000年的周期在22.1度到24.5度之间摇摆（也叫章动），现在角度是23.44度，还在减少中。

　　前几年，威斯康星大学麦迪逊分校的斯蒂芬·迈耶斯等科学家试图在岩石记录中观察这种节律，周期以亿年为单位。

　　迈耶斯与哥伦比亚大学的马林维诺合作，将2015年开发的一种统计方法（用于处理跨时间的不确定性）与天文学理论、地质数据以及一种称为贝叶斯反演的复杂算法相结合，让研究人员可以更好地消除最麻烦的蝴蝶效应——地质纪录中早期小小的不精确可以造成结果巨大不确定。

　　他们在两个地质记录数据上测试了这种方法，他们分别来自中国北方14亿年前的下马岭组和来自南部大西洋5500万年前的沃尔维斯海脊。

　　通过这种方法，他们可以从地质记录中的岩石层，可靠地评估地球旋转轴方向及其轨道形状在不同时期的变化，同时还消除了不确定性。他们还由此确定一天的长度以及地球与月球之间的距离。他们的结论之一是：14亿年前，地球上的一天至少有18个小时。（高 博）

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责任编辑： 王佳宁