יממה על פני כדור הארץ, כידוע לכל ילד וילדה, נמשכת 24 שעות. ליתר דיוק, יממה היא משך הזמן שבו כדור הארץ משלים סיבוב אחד סביב צירו, ומשך הזמן המדויק שבו הוא עושה זאת הוא מעט פחות מ-24 שעות. אולם היו תקופות שבהן היממה של כדור הארץ נמשכה 19 שעות בלבד, כך טוען מחקר שפורסם לאחרונה. הדבר קרה במהלך עידן הפרוטרוזואיקון, שהחל לפני כ-2.5 מיליארד שנה והסתיים ממש לאחרונה (במונחים גיאולוגיים), לפני כחצי מיליארד שנים.
בתקופה שבה, על פי המחקר, היממה נמשכה רק 19 שעות, כדור הארץ היה שונה בתכלית. מחקרים קודמים הראו כי בתקופה זו פעילות הלוחות הטקטוניים והאבולוציה של החיים הואטו מאוד. תקופה זו מכונה לפיכך "המיליארד המשעמם" (Boring Billion).
ציר הזמן הגיאולוגי והתפתחות החיים בכדור הארץ. עידן הפרוטרוזואיקון החל לפני כ-2.5 מיליארד שנה והסתיים לפני כחצי מיליארד שנה (ורוד) | Gary Hincks / Science Photo Library
לשמור על המומנט
כאשר שני גרמי שמיים מסתובבים על צירם והאחד מהם מקיף את האחר, כמו במערכת של כדור הארץ והירח, הם מפעילים זה על זה כוחות מומנט שיכולים להשפיע על תנועת הסיבוב שלהם. מומנט הוא גודל פיזיקלי השווה למכפלה של כוח ומרחק, כפי שמחשבים למשל כדי לתאר פעולה של מנוף. מומנטים של כוחות הפועלים בין כדור הארץ לירח מעבירים תנע זוויתי מגוף אחד לאחר (תנע זוויתי הוא כמו התנופה שיש לגוף שנמצא בתנועה סיבובית). בדרך זו, השפעתם ההדדית של שני הגופים יכולה לגרום לשינויים במהירויות הסיבוב שלהם סביב עצמם: האצה או האטה.
החוקרים, רוס מיטשל (Mitchell) מהאקדמיה הסינית למדעים ואוּוֶה קירשנר (Kirscher) מאוניברסיטת קרטין באוסטרליה, ביצעו ניתוח סטטיסטי של תנועת כדור הארץ בעידן הפרוטרוזואיקון. החוקרים הביאו בחשבון את המומנט המצטבר של הגאות האטמוספרית, שמקורה בקרינת השמש, ושל גאות האוקיינוסים, שמקורה בכבידת הירח.
מפעילים זה על זה כוחות מומנט שמשפיעים על סיבובם. כדור הארץ והירח סובבים סביב השמש | Aphelleon, Shutterstock
בעקבות הגאות והשפל
כוח הכבידה של הירח הוא שיוצר את התופעה המוכרת לנו של גאות ושפל של האוקיינוסים. נוסף על האוקיינוסים, גם לאטמוספרה יש גאות ושפל משלה, שמקורם בקליטה של קרינת השמש באדי המים ובאוזון שבאטמוספרה. הגאות שגורם הירח מאיטה את מהירות הסיבוב של כדור הארץ ומאריכה את היממה, ואילו הגאות האטמוספרית מאיצה את סיבוב כדור הארץ. בתקופה הנדונה, התנאים על פני כדור הארץ, ובפרט רמות החמצן והאוזון באטמוספרה, היו כאלה ששני המומנטים האלה – המומנט שיצרה גאות האוקיינוסים והמומנט שיצרה גאות האטמוספרה – ביטלו זה את זה. מצב כזה נקרא תהודה, או רזוננס.
באותה תקופה בפרוטרוזואיקון, הירח היה קרוב לכדור הארץ הרבה יותר מאשר היום. עם חלוף הזמן, הירח ספג מכדור הארץ תנע זוויתי שדחף אותו למסלול רחוק יותר. התרחקות הירח גרמה להאטת סיבוב כדור הארץ סביב צירו, עד שהגיע לאורך היממה המוכר לנו כיום. למעשה, לאורך מיליארדי שנים היממה הלכה והתארכה, ורק בתקופת "המיליארד המשעמם" נתקבעה על 19 שעות ליממה.
קיימות דרכים מספר לבדוק מה היה אורך היממה של כדור הארץ בתקופות שונות. אפשר למשל לבדוק נתונים ביולוגיים, כגון עובי של טבעות עצים ורצועות צמיחה של אלמוגים. אך עצים ואלמוגים, ולכן גם מאובנים שלהם, הופיעו על בימת האבולוציה רק בתקופות מאוחרות יחסית. לעומת זאת, קשה למצוא תיעוד למקצבי הגאות והשפל בעבר הרחוק. לפיכך, במחקרם זה, הסתמכו החוקרים על מידע גיאולוגי חדש שנצבר בשנים האחרונות, למשל, שינויים מחזוריים בתנועת כדור הארץ שעוזרים לנתח דפוסי אקלים, ובאמצעותו הגיעו לתובנות המסקרנות של מחקרם. כך שהמיליארד המשעמם אולי לא היה כה משעמם אחרי הכול.