北京時間8月7日，由王成善院士指導的成都理工大學大數據沉積團隊在美國國家科學院院報(PNAS)上發表題為“Geological evidence reveals a staircase pattern in Earth’s rotational deceleration evolution”(地質證據揭示地球自轉減速的階梯狀演化模式)的重要研究成果。論文的第一作者和通訊作者分別為成都理工大學沉積地質研究院的黃何研究員和馬超教授，其他作者包括成都理工大學黨委常委、副校長侯明才教授，成都理工大學鍾瀚霆副教授，中國地質大學(北京)高遠教授。

　　本次研究在國家自然科學基金基礎科學中心項目“大陸演化與季風係統演變”(42488201)和麵上基金“深時沉積記錄約束下的太陽係行星軌道基本參數和地球軌道周期研究”(42172137)共同資助下，聯合法國巴黎天文台、德國萊布尼茲應用地球物理研究所、愛爾蘭都柏林大學聖三一學院、中國地質大學(北京)的相關團隊成員進行攻關，展開天文-地質的交叉研究，結合地質記錄和天文理論計算重建了過去7億年至2億年地球自轉減速的階梯狀演化過程。本次研究對重建地-月係統的演化曆史、探究地球自轉減速的氣候、環境、生物演化等方麵也具有重要的理論意義。

▲團隊聯合四川省詩書畫院羅婧文畫家共同創作的中國畫展示了地球階梯式自轉減速影響的潮汐和地球係統的演化

　　近期，發表在Nature和PNAS的文章揭示了由全球變暖導致的冰川融化正在以顯著的速度減緩地球自轉(Duncan Carr Agnew，2024, Nature;Shahvandi et al., 2024, PNAS)，其速率大約是每百年約0.3-1毫秒，但是自2000年以來，該速率增加到每百年1.33毫秒，這兩項研究引起了學界和社會的廣泛關注。

　　其實，在地質曆史時期，由於地月引力產生的潮汐耗散作用使得地球自轉減速現象一直存在，但是地質曆史時期地球自轉減慢的速率是否和現今一致呢?

　　針對以上科學問題，成都理工大學大數據沉積團隊聯合國際著名的天文學家Jacques Laskar團隊以及德國、愛爾蘭的地層學家團隊經過2年的聯合攻關，通過對地層記錄中的天文旋回信號進行深入分析，結合蒙特卡洛貝葉斯計算，獲得了過去7億年至2億年前的地球自轉參數，通過天文理論計算，得到地球自轉周期和地—月距離。

　　這些結果能夠獨立驗證潮汐模型的可靠性，並揭示7億至2億年前地球自轉減速的階梯模式。在這個時期，地月距離增加了約20000公裏(每百年增加約4米)，日長增加了約2.2小時(每百年增加約1.58毫秒)。

　　此外，本次研究表明地質曆史時期的超大陸聚合和冰川發育也會影響地球自轉速率，但通過數值計算得出地球過去5億年至3.5億年自轉減速停滯的原因主要歸因於當時大陸-海洋結構導致的潮汐耗散減弱，而不是超大陸聚合或冰川作用導致的地球動態橢球度變化。

　　但是，本次研究的計算結果也表明，當地球自轉速度減緩到一定程度時(即：一天的時長大於23小時45分時)，潮汐耗散作用將不占主導地位。通過對比同時期的生物演化數據、海洋地球化學數據等，研究還發現地球自轉的兩個主要減速期可能為早期海洋生態係統的演化提供了必要的條件。

▲地球自轉減速的“階梯狀”模式