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想象你乘坐時光機穿越到了白堊紀(jì)，經(jīng)過艱辛的掙扎求生，你看了眼表，感嘆終于到了23：30，還有半小時就成功存活到第二天了！就在這時，一只霸王龍從身后靠近了你，用它的小短手戳了戳你后背：“兄弟你想啥呢，這不都已經(jīng)第二天了？”
你一路逃跑，邊跑還邊納悶：“怎么回事啊，說好的一天24小時呢，怎么不一樣了？”不用慌張，你應(yīng)當(dāng)還在地球上。最近一項發(fā)表于《古海洋學(xué)與古氣候?qū)W》的研究顯示，在7000萬年前的白堊紀(jì)晚期，地球的一天只有約23.5小時。
一年372天
地球的自轉(zhuǎn)速率是如何隨時間變化的，這對科學(xué)家來說是一個有趣的挑戰(zhàn)。畢竟，我們無法回到過去直接體驗并記錄當(dāng)時的環(huán)境。想要了解這些信息，研究者只能像偵探一樣，從可能的地質(zhì)證據(jù)中尋找蛛絲馬跡。
一種名為Torreites sanchezi的雙殼動物的化石，就為遠(yuǎn)古地球環(huán)境的復(fù)原提供了高清證據(jù)。雙殼動物是一種在身體左右兩側(cè)具有兩瓣對稱外殼的軟體動物，我們現(xiàn)在吃的蛤蜊、扇貝等都屬于雙殼類。
貽貝也屬于雙殼動物（圖片來源：pixabay）
雙殼類一直是古氣候與古環(huán)境學(xué)中經(jīng)常使用的研究對象。就像樹木擁有年輪一樣，它們的殼體也有生長線或生長紋。由于地理位置、氣候等因素的不同，樹木的生長速度會發(fā)生變化，從而影響年輪的疏密及清晰程度。同樣，雙殼類的生長線也能反映類似的環(huán)境條件。
這篇論文研究的化石非常特別，它的生長線精度極高，且保存完好。研究者通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，T。 sanchezi的殼體中，淺色和深色紋層交替出現(xiàn)，每一組淺色與深色的紋層僅有約40微米厚。這就是它晝夜生長的痕跡——白天長出的殼體顏色淺，夜晚長出的顏色深。日復(fù)一日，這些紋層記錄下7000萬年前的每一天。研究者還發(fā)現(xiàn)，淺色和深色紋層的厚度比例呈現(xiàn)出以15天和30天為周期的變化，這很可能代表了潮汐和月度的周期。在此基礎(chǔ)上，研究者進一步識別出了季度和年度周期。研究顯示，該個體至少生存了9年，其中4年的生長線非常清晰、完整，提供了絕佳的研究材料。
化石中清晰可見淺色和深色互層（圖片來源：AGU）
除了肉眼可以看見的顏色變化，研究者還測量了殼體不同紋層中的穩(wěn)定同位素（δ18O與δ13C）及微量元素（Ca、Mg、Sr、Li）含量，同樣從這些化學(xué)指標(biāo)中檢測出變化周期。綜合兩種手段，經(jīng)過進一步校準(zhǔn)，研究者數(shù)出在該個體生存的時代，一年中有372±8.4天。考慮到地球公轉(zhuǎn)軌道相對穩(wěn)定，即每一年的總時長基本不變，由此可以算出，7000萬年前的一天只有約23.5小時。
與藻類共生的蛤
T。 sanchezi生存于熱帶淺海，是一種底棲固著生存的蛤類，因此也被稱為“固著蛤”，但它們在大約6600萬年前，白堊紀(jì)末期的大滅絕事件中，就和恐龍一起滅絕了。論文通訊作者，比利時布魯塞爾自由大學(xué)（Vrije Universiteit Brussel）的地球化學(xué)家尼爾斯·德溫特（Niels de Winter）介紹道：“固著蛤是一種獨特的動物，現(xiàn)在已經(jīng)沒有任何類似的雙殼類動物了。在白堊紀(jì)晚期，這種雙殼動物分布非常廣泛，而且是重要的造礁生物。它們當(dāng)時在生態(tài)系統(tǒng)中的作用，類似于我們現(xiàn)代的珊瑚。”
某種固著蛤類的化石，并不是本文所研究的化石。（圖片來源：Wikipedia， Wilson44691）
研究使用了激光刻蝕-電感耦合等離子質(zhì)譜儀（LA-ICP-MS），該設(shè)備能用激光從殼上打下一連串直徑只有10微米的小點，從而對殼體的不同部位連續(xù)取樣，以分析微量元素的含量。在殼體生長時，環(huán)境溫度及海水的成分都會影響其微量元素的比例。因此通過測量微量元素，甚至能夠還原出當(dāng)時每一天的環(huán)境變化。德溫特對此感到非常驚喜：“我們在每天的生長帶中都能采到4、5個數(shù)據(jù)點，這種精度在地學(xué)研究中是很難達到的。我們基本上看到了7000萬年前的每一天，這太神奇了！”
LA-ICP-MS測得的微量元素數(shù)據(jù)，藍(lán)色和綠色的陰影代表15天一組的周期，紅色框代表30天一組的周期。
研究顯示，白堊紀(jì)晚期的海洋溫度比以前認(rèn)為的還要高，夏天可以達到40℃，冬天也超過了30℃。作者在研究中提出，夏季的高溫可能已經(jīng)接近了軟體動物的生理極限。
LA-ICP-MS帶來的另一個有趣的結(jié)果是，相比起不同季節(jié)的差異，殼體的成分在白天與夜晚的差異更大。白天殼體的生長速度很快，而夜晚則較慢。在研究中，作者指出，這種雙殼對日周期有很強的依賴性，這代表它的生長與光合作用有關(guān)。研究提出，這種蛤很可能與某種能進行光合作用的生物共生。這種現(xiàn)象類似于現(xiàn)生的硨磲，它會與蟲黃藻共生——蟲黃藻可以借助硨磲的外套膜有效覓食及繁殖，硨磲則可以拿蟲黃藻當(dāng)“小灶”，以維持巨大體型的消耗。
英國公開大學(xué)（Open University）的退休教授，研究固著蛤的專家皮特·斯凱爾頓（Peter Skelton，并未參與本研究）評價道：“目前，關(guān)于固著蛤是否與光合生物共生的討論只存在形態(tài)學(xué)證據(jù)。而這一發(fā)現(xiàn)，為這一猜測首次提供了有力的證據(jù)?！辈贿^他也提醒，這一結(jié)論只適用于T。 sanchezi，并不能推廣到其他固著蛤類。
月亮正在遠(yuǎn)離我們
在地球歷史上，一年的天數(shù)一直在減少，或者說，每天的時間在持續(xù)增加。這是因為月亮引力導(dǎo)致的潮汐摩擦力會使得地球的自轉(zhuǎn)速度變慢，這也被稱為“潮汐摩擦”。相對的，潮汐的拉動會使月球在其軌道上略微加速，因此在地球自轉(zhuǎn)變慢的同時，月球的軌道也正在遠(yuǎn)離地球。通過月球表面的激光測量儀器，測得月球遠(yuǎn)離我們的速度目前約為每年3.82厘米。
但科學(xué)家提出，在歷史上，月球遠(yuǎn)離地球的速度并非保持不變。道理很簡單——如果按照現(xiàn)有速度回推的話，那么14億年前，月球應(yīng)當(dāng)在地球內(nèi)部。顯然，目前對月球年齡的推測遠(yuǎn)大于14億年（普遍認(rèn)為是45億年）。而本文提到的這項研究，幫助我們了解了地月系統(tǒng)漫長演化歷史中的一個瞬間。
德溫特及其同事表示，希望未來能將這一方法應(yīng)用于更多、更古老的化石中。如果能夠憑借類似方法，得知地球歷史上每天時長的變化，或許能夠幫助重建地月間距離變化過程，以及地月系統(tǒng)演化的歷史。
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