如果有人问你一年有多少天,一天时间有多长,你会觉得这个问题有点可笑。还用问吗,一年365天,一天24小时,这连小学生都门清啊。那么,如果再问你一亿年前一年多少天,一天又有多长?这样的答案可就未必正确了。
让我们看看远古时的时间:
5亿年前的寒武纪: 一年430天,一天20.8小时
4亿年前的泥盆纪: 一年400天,一天21.6小时
3亿年前的石炭纪: 一年395天,一天21.8小时
0.65亿年前的白垩纪:一年376天,一天23.5小时
现在 一年365天,一天24小时
这组数据表明,假如地球绕太阳公转(地球围绕太阳的旋转运动,若以春分点为标准,转动一周,就是一回归年)的时间在整个地质时期变化不大,我们放大时间的尺子来度量一下就会发现,地球的自转速度在逐渐变慢,太阳东升西落的时间在一点点加长,5亿年来一天的时长从20.8小时增加到24小时。这种变化,以人类的寿命当然很难感觉得到,因为每百年的增量仅有几毫秒。在地球公转周期相对变化不大的情况下,自转变慢,每天时长增加,每个回归年的天数自然就变少了。
关于地球自转和时间变化的奥秘,最早来自于古生物化石,是那些远古的生命告诉了我们地球时间在久远过去的密码。
复体珊瑚化石
我们知道,生物的活动特性随时间进行规律性的周期变化,例如,饥饿-进食、睡眠-活动、分泌-生长、动物的排卵、植物的开花等等。在生物生长过程中,这些随时间发生的规律性变化必然在其生命体上留下痕迹,树木的年轮、贝壳表面的生长纹就是很好的例子。古生物也具有同样的特点,如果化石中保存有可用为计时标志的各种生长纹饰,就可称其为古生物钟。
20世纪30年代,我国著名古生物学家马廷英就发现古代珊瑚化石上的生长纹层记载了日生长和季候生长的过程,类似树木的年轮,很好地连续记录了其生长时间。
单体珊瑚化石
20世纪60年代,美国学者约翰·威尔斯将古代珊瑚与现今珊瑚进行对比研究发现,二者的“日生长纹、月生长带、年生长环”存在显著差别。其中泥盆纪的珊瑚每年平均有约400条细生长线,石炭纪的珊瑚则大约有390条左右。他便据此推测,这些纹层反映的是远古地球一年的天数,且年代越古老,天数越多。由此,他确立了“古生物钟”的概念。这和天文学通过观测和测算得出的结论相一致。
单体珊瑚切面
1991年,中科院南京地质古生物研究所研究员曹瑞骥在天津蓟县雾迷山组发现一种叠层石交替生长的生物礁,发现了叠层石中可以指示日、月、季节的三级周期,并首次推算出,12亿年前地球每月的天数是40-49天。
叠层石的生长层纹路
除珊瑚化石和叠层石外,双壳类中的河蚌,腹足类中的蜗牛、海螺,腕足类中的海豆芽,头足类中的鹦鹉螺等也可进行类似的研究。古生物钟的研究,对天文学、古地球物理学、古生物学、构造地质学的发展都具有重要的意义。