潮汐与生命的崛起有何联系？撰文：REBECCADZOMBAK月球对海洋的

撰文：REBECCADZOMBAK
月球对海洋的引力减缓了地球的自转速度，而白昼长度的增加可能有助于光合微生物丰富大气中的氧，为世界带来新的生命。

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一名潜水员正在探索休伦湖的中岛落水洞（MiddleIslandSinkhole），落水洞里的微生物垫被认为与大约20亿年前生活在地球海洋中的微生物类似。利用这些微生物垫中的蓝细菌进行的实验表明，地球白昼长度的变化会使光合微生物丰富大气中的氧气。摄影：NOAA,THUNDERBAYNATIONALMARINESANCTUARY
在地球早期，一天的长短会不会对我们所知的生命崛起有影响呢？JudithKlatt的同事向她抛出这样一个问题时，起初她是持怀疑态度的。 Klatt多年来一直从事蓝细菌的研究。
在地球历史的发展中，昼长已经有了明显的增加。 30多亿年前，一昼夜可能只有6个小时。地质记录表明，大约在24亿到22亿年前，大气中的氧气激增，而二氧化碳的体积却在减少。氧气的快速增加被认为与海洋蓝细菌的增殖有关，其中一些蓝细菌能从阳光中吸收能量并产生氧气。
几十年来，昼长的变化以及大气中含氧量的增加一直是科学家们重点研究的领域，但从未有人想到把它们放在一起考虑，直到最近。
德国马克斯·普朗克海洋微生物研究所的微生物学家JudithKlatt与她在密歇根大学的合作伙伴开始调查白昼变长是否对古老蓝细菌的繁荣提供了助力，这为早期动物的大爆发，甚至是今天存在的生命形式创造了条件。
为了研究这种模式，研究小组转向了休伦湖底部的中岛落水洞，这是一个富含蓝细菌的独特生态系统。他们将落水洞中的氧气浓度测量值应用到了实验室中的地球自转计算机模型。

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一名潜水员正在接近中岛落水洞底部的紫色蓝细菌。落水洞有23米深，里面的冷水中含有高浓度的硫，氧气含量很少，这些条件被认为与数十亿年前的古代海洋环境相似。摄影：NOAA,THUNDERBAYNATIONALMARINESANCTUARY
“落水洞给了我们无穷的灵感，看着那里的世界，就像看到了地球过去可能的样子， ”Klatt谈到落水洞时说道。 “这太令人难以置信了。 ”
这些结果还不能将谜团完全解开。但这些数据确实为白昼长度如何影响生物在地球甚至地球之外的进化提供了一些可能性。该研究已于近日发表在《自然地球科学》杂志。
“他们的研究表明，生物学关心的是昼夜周期到底是24小时还是12小时的问题， ”普林斯顿大学行星科学家ChristopherSpalding说道，他没有参与这项研究。 “所以我认为这一初步发现值得更多关注。 ”
【潮汐与生命的崛起有何联系？】被月球牵引
现在，我们的一天大约有24小时，这是地球自转速度在45亿年里逐渐减慢的结果，而这种变化很大程度上与潮汐有关。
如果你在海边呆一天，可能会观察到潮水沿着海岸起落。这种看似温和的运动是由地球、海洋和月球之间巨大的能量交换造成的。当月球绕地球运行时，月球对海洋产生了引力。海洋会以潮汐的形式对这种牵引做出反应，这就导致了海水和海底岩石之间的摩擦。
这种摩擦会消耗地球的自转能量，减慢自转速度，使白昼时间变长。但由于这一进程十分缓慢，所以我们并不能轻易观察到昼夜长短的变化，也很难在深层地质记录中追踪到。
“目前，确切的地球自转速度最早能追溯到约5.5亿年前……我们可以利用带生长带的贝壳判断一天有多长， ”Spalding说道。 “但那之前的速度就无从而知了，因为我们没有可供参考的珊瑚或贝壳。 ”
“回溯地球历史的过程中，我们找到了模型， ”加州理工学院的行星科学家WoodwardFischer说道，他没有参与这项研究。 “我们知道一天的长度有一个系统的变化历史，我们知道(变化)的方向，但其中有很多细节还未弄清。 ”
地球自转速度的模型有很多，一个自20世纪80年代末开始一直在使用的模型指出，一日的长度在逐渐增加，直到大约25亿年前，一天的长度稳定在21小时左右，并在数百万年中保持相对不变。
大约在那个时候，潮汐、地球和月球可能已经达到了建模者所说的共振。实际上有两种旋转力影响着地球的自转。潮汐对地球产生阻力，使其转速减慢。而太阳在白天会使地球的一侧受热更多，导致海洋和大气膨胀，这使得地球在自转轨道上向前移动了一点点。