想象你乘坐時(shí)光機(jī)穿越到了白堊紀(jì)，經(jīng)過(guò)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(shí)就成功存活到第二天了!就在這時(shí)，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(shuō)好的一天24小時(shí)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(xiàng)發(fā)表于《古海洋學(xué)與古氣候?qū)W》的研究顯示，在7000萬(wàn)年前的白堊紀(jì)晚期，地球的一天只有約23.5小時(shí)。

一年372天

地球的自轉(zhuǎn)速率是如何隨時(shí)間變化的，這對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)是一個(gè)有趣的挑戰(zhàn)。畢竟，我們無(wú)法回到過(guò)去直接體驗(yàn)并記錄當(dāng)時(shí)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T(mén)orreites sanchezi的雙殼動(dòng)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(dòng)物是一種在身體左右兩側(cè)具有兩瓣對(duì)稱外殼的軟體動(dòng)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(dòng)物(圖片來(lái)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(duì)象。就像樹(shù)木擁有年輪一樣，它們的殼體也有生長(zhǎng)線或生長(zhǎng)紋。由于地理位置、氣候等因素的不同，樹(shù)木的生長(zhǎng)速度會(huì)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(zhǎng)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(zhǎng)線精度極高，且保存完好。研究者通過(guò)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(zhǎng)的痕跡——白天長(zhǎng)出的殼體顏色淺，夜晚長(zhǎng)出的顏色深。日復(fù)一日，這些紋層記錄下7000萬(wàn)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(jìn)一步識(shí)別出了季度和年度周期。研究顯示，該個(gè)體至少生存了9年，其中4年的生長(zhǎng)線非常清晰、完整，提供了絕佳的研究材料。

化石中清晰可見(jiàn)淺色和深色互層(圖片來(lái)源：AGU)

除了肉眼可以看見(jiàn)的顏色變化，研究者還測(cè)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(cè)出變化周期。綜合兩種手段，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步校準(zhǔn)，研究者數(shù)出在該個(gè)體生存的時(shí)代，一年中有372±8.4天。考慮到地球公轉(zhuǎn)軌道相對(duì)穩(wěn)定，即每一年的總時(shí)長(zhǎng)基本不變，由此可以算出，7000萬(wàn)年前的一天只有約23.5小時(shí)。

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?cè)诖蠹s6600萬(wàn)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(shí)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(dú)特的動(dòng)物，現(xiàn)在已經(jīng)沒(méi)有任何類似的雙殼類動(dòng)物了。在白堊紀(jì)晚期，這種雙殼動(dòng)物分布非常廣泛，而且是重要的造礁生物。它們當(dāng)時(shí)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(lái)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(diǎn)，從而對(duì)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(zhǎng)時(shí)，環(huán)境溫度及海水的成分都會(huì)影響其微量元素的比例。因此通過(guò)測(cè)量微量元素，甚至能夠還原出當(dāng)時(shí)每一天的環(huán)境變化。德溫特對(duì)此感到非常驚喜：“我們?cè)诿刻斓纳L(zhǎng)帶中都能采到4、5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，這種精度在地學(xué)研究中是很難達(dá)到的。我們基本上看到了7000萬(wàn)年前的每一天，這太神奇了!”

LA-ICP-MS測(cè)得的微量元素?cái)?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(dá)到40℃，冬天也超過(guò)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(dòng)物的生理極限。

LA-ICP-MS帶來(lái)的另一個(gè)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(zhǎng)速度很快，而夜晚則較慢。在研究中，作者指出，這種雙殼對(duì)日周期有很強(qiáng)的依賴性，這代表它的生長(zhǎng)與光合作用有關(guān)。研究提出，這種蛤很可能與某種能進(jìn)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(huì)與蟲(chóng)黃藻共生——蟲(chóng)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(chóng)黃藻當(dāng)“小灶”，以維持巨大體型的消耗。

英國(guó)公開(kāi)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(píng)價(jià)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(cè)首次提供了有力的證據(jù)。”不過(guò)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(shuō)，每天的時(shí)間在持續(xù)增加。這是因?yàn)樵铝烈?dǎo)致的潮汐摩擦力會(huì)使得地球的自轉(zhuǎn)速度變慢，這也被稱為“潮汐摩擦”。相對(duì)的，潮汐的拉動(dòng)會(huì)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(shí)，月球的軌道也正在遠(yuǎn)離地球。通過(guò)月球表面的激光測(cè)量?jī)x器，測(cè)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(jiǎn)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(duì)月球年齡的推測(cè)遠(yuǎn)大于14億年(普遍認(rèn)為是45億年)。而本文提到的這項(xiàng)研究，幫助我們了解了地月系統(tǒng)漫長(zhǎng)演化歷史中的一個(gè)瞬間。

德溫特及其同事表示，希望未來(lái)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(shí)長(zhǎng)的變化，或許能夠幫助重建地月間距離變化過(guò)程，以及地月系統(tǒng)演化的歷史。