70 triệu năm trước, một ngày không đủ 24h

Một bộ vỏ bị chôn vùi trong lòng đất hàng triệu năm đã trở thành chiếc “đồng hồ” cho biết thời gian Trái Đất tự quay một vòng từng ngắn hơn nhiều so với hiện tại.

Bằng việc phân tích hóa thạch loài sinh vật hai mảnh vỏ xuất hiện từ thời kỷ Phấn trắng này, nhóm nghiên cứu của Đại học Tự do Brussel (Bỉ) cho biết 70 triệu năm trước, mỗi ngày chỉ có khoảng 23,5 giờ. Điều này cũng giúp các nhà khoa học tính toán được chính xác tốc độ di chuyển dần dần cách xa Trái Đất của Mặt Trăng.

Việc tìm hiểu thời gian tự quay một vòng của Trái Đất thay đổi thế nào qua nhiều năm là một thử thách khá thú vị. Mặc dù không thể du hành về quá khứ để kiểm chứng, chúng ta có thể nghiên cứu những “chiếc đồng hồ” cổ đại như thế này.

Loài hai mảnh vỏ được tìm thấy có tên là Torreites Sanchezi, đã tuyệt chủng từ 66 triệu năm trước. Chúng có hình dạng giống như một chiếc bình, với nắp ở đầu rộng hơn, từng rất phổ biến ở các hệ sinh thái rạn san hô. Tuy nhiên, chúng có nhiều điểm tương đồng với loài nghêu hiện đại, với phần vỏ phát triển mỗi ngày thêm một lớp.

Giống như mỗi vòng cây là một năm tuổi cây lớn lên, thì mỗi vòng vỏ trên loài sinh vật này là một ngày chúng phát triển. Bên cạnh đó, lớp vỏ cũng cho thông tin về điều kiện, nhiệt độ và thành phần hóa học của môi trường nước hàng ngày nơi mà chúng sinh sống.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng nhiều kỹ thuật phân tích bao gồm quang phổ khối, soi dưới kính hiển vi, phân tích đồng vị ổn định và tia X để xác định thông tin. Kết quả cho thấy đại dương của chúng ta đã từng ấm hơn rất nhiều vào 70 triệu năm trước. Cụ thể, T. Sanchezi phát triển mạnh ở vùng nước có nhiệt độ 40 độ C vào mùa hè và khoảng 30 độ C vào mùa đông.

Vòng vỏ cũng hiển thị sự thay đổi theo mùa. Ở nghêu hiên đại, các vòng vỏ phát triển ở mùa đông sẽ có màu tối hơn. Sự thay đổi này cho phép các nhà khoa học xác định thời gian một năm theo màu sắc thay đổi của các vòng vỏ. Số vòng theo cùng một mùa sẽ có màu sắc giống nhau.

Nhờ vào logic này, các nhà khoa học tính đươc độ dài một ngày của thời điểm hóa thạch này sống. Họ xác định mẫu hóa thạch T. Sanchezi thu được có tuổi thọ 9 năm. Theo quan sát trực quan và xét nghiệm hóa học, trong đó mỗi năm, tức là bốn mùa, lớp vỏ có tổng cộng 372 vòng. Đương nhiên, chúng khác hoàn toàn loài nghêu hiện đại có 365 vòng, tương đương 365 ngày mỗi năm.

Như chúng ta biết, độ dài mỗi năm về cơ bản giống nhau, vì quỹ đạo của Trái Đất không thay đổi. Điều này có nghĩa độ dài mỗi ngày, hay còn gọi là tốc độ tự quay của Trái Đất đã thay đổi, từ 23,5 giờ lên 24 giờ như hiện tại.

Tốc độ quay của Trái Đất đang chậm lại do sự liên kết chặt chẽ với Mặt Trăng. Việc giảm tốc độ này do “ma sát từ thủy triều”. Thủy triều gây ra bởi lực hấp dẫn của Mặt Trăng. Do vòng quay của Trái Đất lệch một chút so với vị trí của Mặt Trăng trên quỹ đạo quanh hành tinh, nên xuất hiện một lực quay làm Mặt Trăng dần dần cách xa Trái Đất.

Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng các vòng vỏ phát triển nhanh hơn vào ban ngày. Loài T. sanchezi này đã hình thành mối quan hệ cộng sinh với các sinh vật có quang hợp, tương tự như loài nghêu hiện đại có quan hệ cộng sinh với tảo.