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　　北京(jing)時(shi)間(jian)8月7日(ri)，由王成(cheng)善院(yuan)士指導(dao)的(de)(de)成(cheng)都理工大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)大(da)(da)數據(ju)沉積團隊在美(mei)國國家科學(xue)(xue)(xue)(xue)院(yuan)院(yuan)報(PNAS)上發表題為“Geological evidence reveals a staircase pattern in Earth’s rotational deceleration evolution”(地(di)質(zhi)(zhi)證(zheng)據(ju)揭示地(di)球自轉減速(su)的(de)(de)階梯狀演化模式(shi))的(de)(de)重(zhong)要(yao)研(yan)(yan)究(jiu)成(cheng)果。論文(wen)的(de)(de)第一(yi)作(zuo)者和通訊作(zuo)者分別為成(cheng)都理工大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)沉積地(di)質(zhi)(zhi)研(yan)(yan)究(jiu)院(yuan)的(de)(de)黃(huang)何(he)研(yan)(yan)究(jiu)員和馬超教(jiao)授，其他作(zuo)者包括(kuo)成(cheng)都理工大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)黨(dang)委(wei)常委(wei)、副(fu)校長(chang)侯明才教(jiao)授，成(cheng)都理工大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)鐘瀚(han)霆副(fu)教(jiao)授，中國地(di)質(zhi)(zhi)大(da)(da)學(xue)(xue)(xue)(xue)(北京(jing))高遠教(jiao)授。

　　本次研(yan)(yan)究在國(guo)(guo)家自然(ran)科學基(ji)金(jin)基(ji)礎(chu)科學中(zhong)(zhong)心項(xiang)目“大(da)(da)陸演化(hua)(hua)與季(ji)風系統演變(bian)”(42488201)和(he)(he)面上基(ji)金(jin)“深時沉積記(ji)錄約束下的太陽系行星(xing)軌(gui)道基(ji)本參數和(he)(he)地(di)球(qiu)軌(gui)道周期(qi)研(yan)(yan)究”(42172137)共(gong)同資助(zhu)下，聯合法國(guo)(guo)巴黎天(tian)文臺、德國(guo)(guo)萊布尼茲(zi)應用地(di)球(qiu)物理研(yan)(yan)究所、愛(ai)爾蘭(lan)都柏林(lin)大(da)(da)學圣三一學院、中(zhong)(zhong)國(guo)(guo)地(di)質大(da)(da)學(北京)的相(xiang)關團隊成員進行攻關，展開天(tian)文-地(di)質的交叉研(yan)(yan)究，結(jie)合地(di)質記(ji)錄和(he)(he)天(tian)文理論計算(suan)重(zhong)建(jian)了(le)過去7億(yi)年至2億(yi)年地(di)球(qiu)自轉減(jian)速的階梯狀演化(hua)(hua)過程。本次研(yan)(yan)究對重(zhong)建(jian)地(di)-月系統的演化(hua)(hua)歷史、探究地(di)球(qiu)自轉減(jian)速的氣候(hou)、環境、生(sheng)物演化(hua)(hua)等方面也具(ju)有重(zhong)要的理論意(yi)義。

▲團隊聯(lian)合(he)四(si)川省詩(shi)書(shu)畫院羅(luo)婧文畫家(jia)共同創作的(de)中國畫展(zhan)示(shi)了(le)地球階梯式(shi)自(zi)轉(zhuan)減速影響的(de)潮汐和地球系統的(de)演化

　　近期，發表在Nature和(he)PNAS的(de)(de)文(wen)章揭示了由全(quan)球變暖導致的(de)(de)冰川融(rong)化正在以顯著的(de)(de)速(su)度減緩地球自(zi)轉(Duncan Carr Agnew，2024, Nature;Shahvandi et al., 2024, PNAS)，其速(su)率(lv)大約是每(mei)百(bai)年約0.3-1毫(hao)秒，但是自(zi)2000年以來(lai)，該速(su)率(lv)增(zeng)加到每(mei)百(bai)年1.33毫(hao)秒，這兩項研究引起了學(xue)界(jie)和(he)社會的(de)(de)廣泛關(guan)注。

　　其實，在地(di)質(zhi)(zhi)歷史(shi)時期，由于(yu)地(di)月引力產生的潮汐耗(hao)散作用使得(de)地(di)球(qiu)自轉減速(su)現象一直存在，但是(shi)(shi)地(di)質(zhi)(zhi)歷史(shi)時期地(di)球(qiu)自轉減慢(man)的速(su)率是(shi)(shi)否和(he)現今一致呢?

　　針對以上科(ke)學(xue)問題，成都(dou)理工大學(xue)大數據沉積(ji)團(tuan)隊聯(lian)(lian)合(he)(he)國際(ji)著(zhu)名的(de)天(tian)文(wen)學(xue)家(jia)(jia)Jacques Laskar團(tuan)隊以及德(de)國、愛爾蘭(lan)的(de)地(di)層(ceng)學(xue)家(jia)(jia)團(tuan)隊經過(guo)2年的(de)聯(lian)(lian)合(he)(he)攻關，通過(guo)對地(di)層(ceng)記錄中的(de)天(tian)文(wen)旋回信(xin)號(hao)進行深入分析(xi)，結合(he)(he)蒙特卡洛貝葉(xie)斯計算，獲得了過(guo)去7億年至2億年前的(de)地(di)球自(zi)轉參(can)數，通過(guo)天(tian)文(wen)理論計算，得到(dao)地(di)球自(zi)轉周(zhou)期(qi)和(he)地(di)—月距離。

　　這(zhe)些結果能夠獨(du)立驗證潮汐模(mo)型的可靠性(xing)，并揭示7億至2億年前地球自轉減(jian)速的階梯模(mo)式。在這(zhe)個時(shi)期(qi)，地月距(ju)離增(zeng)(zeng)(zeng)加了約20000公里(每(mei)百(bai)年增(zeng)(zeng)(zeng)加約4米)，日長增(zeng)(zeng)(zeng)加了約2.2小時(shi)(每(mei)百(bai)年增(zeng)(zeng)(zeng)加約1.58毫秒)。

　　此(ci)外，本(ben)次研究表明(ming)地(di)(di)質歷史時期的(de)超大陸(lu)聚合和冰川(chuan)發(fa)育也會影響地(di)(di)球自轉速率(lv)，但(dan)通過數值計(ji)算得出地(di)(di)球過去5億(yi)年至3.5億(yi)年自轉減(jian)速停滯的(de)原(yuan)因(yin)主要歸因(yin)于當時大陸(lu)-海(hai)洋結構(gou)導致的(de)潮汐耗散減(jian)弱(ruo)，而不(bu)是超大陸(lu)聚合或冰川(chuan)作用導致的(de)地(di)(di)球動態(tai)橢球度變化。

　　但是，本(ben)次(ci)研究的(de)計算結果也(ye)表明，當(dang)地(di)球自轉(zhuan)速(su)度減緩(huan)到一定程度時(shi)(shi)(即：一天的(de)時(shi)(shi)長大于23小時(shi)(shi)45分時(shi)(shi))，潮汐(xi)耗散作用將不(bu)占主導地(di)位(wei)。通過對(dui)比(bi)同(tong)時(shi)(shi)期的(de)生物演(yan)化(hua)數據、海(hai)洋(yang)地(di)球化(hua)學數據等，研究還發現(xian)地(di)球自轉(zhuan)的(de)兩個主要減速(su)期可能為早期海(hai)洋(yang)生態系統的(de)演(yan)化(hua)提供了必要的(de)條件。

▲地球自(zi)轉減速(su)的“階梯(ti)狀”模式