De aarde draaide aan het einde van de tijd van de dinosauriërs sneller dan nu, 372 keer per jaar roterend, vergeleken met de huidige 365, volgens een nieuwe studie van fossiele weekdierschelpen uit het late Krijt. Dit betekent dat een dag slechts 23 en een half uur duurde, volgens de nieuwe studie in het tijdschrift van AGU Paleoceanografie en paleoklimatologie .

Het oude weekdier, van een uitgestorven en enorm diverse groep die bekend staat als rudist mosselen, groeide snel, het leggen van dagelijkse jaarringen. De nieuwe studie gebruikte lasers om minuscule plakjes schaal te bemonsteren en de groeiringen nauwkeuriger te tellen dan menselijke onderzoekers met microscopen.

Met de jaarringen konden de onderzoekers het aantal dagen in een jaar bepalen en 70 miljoen jaar geleden nauwkeuriger de lengte van een dag berekenen. De nieuwe meting informeert modellen over hoe de maan is gevormd en hoe dicht deze bij de aarde is geweest gedurende de 4,5 miljard jaar durende geschiedenis van de zwaartekrachtdans van de aarde en de maan.

De nieuwe studie vond ook bevestigend bewijs dat de weekdieren fotosynthetische symbionten herbergden die mogelijk hebben geleid tot de bouw van riffen op de schaal van moderne koralen.

De hoge resolutie die in de nieuwe studie werd verkregen, gecombineerd met de snelle groeisnelheid van de oude tweekleppigen, onthulde ongekende details over hoe het dier leefde en de wateromstandigheden waarin het groeide, tot een fractie van een dag.

"We hebben zo'n vier tot vijf datapunten per dag, en dit is iets dat je bijna nooit krijgt in de geologische geschiedenis. We kunnen in principe naar een dag kijken 70 miljoen jaar geleden. Het is best verbazingwekkend, zei Niels de Winter, een analytische geochemicus aan de Vrije Universiteit Brussel en de hoofdauteur van de nieuwe studie.

Klimaatreconstructies van het diepe verleden beschrijven typisch langetermijnveranderingen die zich voordoen op de schaal van tienduizenden jaren. Studies zoals deze geven een glimp van verandering op de tijdschaal van levende wezens en hebben het potentieel om de kloof tussen klimaat- en weermodellen te overbruggen.

Chemische analyse van de schaal geeft aan dat de oceaantemperaturen in het Late Krijt warmer waren dan eerder werd aangenomen, het bereiken van 40 graden Celsius (104 graden Fahrenheit) in de zomer en meer dan 30 graden Celsius (86 graden Fahrenheit) in de winter. De hoge zomertemperaturen naderden waarschijnlijk de fysiologische limieten voor weekdieren, aldus de Winter.

"De hoge betrouwbaarheid van deze dataset heeft de auteurs in staat gesteld om twee bijzonder interessante conclusies te trekken die ons helpen om ons begrip van zowel Krijt-astrochronologie als rudistische paleobiologie aan te scherpen, " zei Peter Skelton, een gepensioneerd docent paleobiologie aan de Open Universiteit en een rudistische expert die niet is aangesloten bij de nieuwe studie.

Oude rifbouwers

De nieuwe studie analyseerde een enkel individu dat meer dan negen jaar in een ondiepe zeebodem in de tropen leefde - een locatie die nu, 70 miljoen jaar later, droog land in de bergen van Oman.

Torreites sanchezi weekdieren zien eruit als hoge pintglazen met deksels in de vorm van berenklauwgebakjes. De oude weekdieren hadden twee schelpen, of kleppen, die elkaar ontmoetten in een scharnier, zoals asymmetrische mosselen, en groeide in dichte riffen, zoals moderne oesters. Ze gedijden in water dat wereldwijd enkele graden warmer was dan de moderne oceanen.

In het late Krijt, rudisten houden van T. sanchezi domineerde de rifbouwniche in tropische wateren over de hele wereld, het vervullen van de rol van koralen vandaag. Ze verdwenen in dezelfde gebeurtenis die 66 miljoen jaar geleden de niet-aviaire dinosaurussen doodde.

"Rudisten zijn heel speciale tweekleppigen. Er gaat niets boven het leven vandaag, " zei de Winter. "Vooral in het late Krijt, wereldwijd zijn de meeste rifbouwers deze tweekleppigen. Dus namen ze echt de rol van ecosysteemopbouw op zich die de koralen tegenwoordig hebben."

De nieuwe methode richtte een laser op kleine stukjes schelp, gaten maken met een diameter van 10 micrometer, of ongeveer zo breed als een rode bloedcel. Sporenelementen in deze kleine monsters onthullen informatie over de temperatuur en chemie van het water op het moment dat de schaal werd gevormd. De analyse leverde nauwkeurige metingen op van de breedte en het aantal dagringen en seizoenspatronen. De onderzoekers gebruikten seizoensvariaties in de gefossiliseerde schaal om jaren te identificeren.

De nieuwe studie wees uit dat de samenstelling van de schaal meer veranderde in de loop van een dag dan in de loop van de seizoenen, of met de cycli van oceaangetijden. De fijnmazige resolutie van de dagelijkse lagen laat zien dat de schaal overdag veel sneller groeide dan 's nachts

"Deze tweekleppige was zeer sterk afhankelijk van deze dagelijkse cyclus, wat suggereert dat het fotosymbionten had, zei de Winter. 'Je hebt het dag-nachtritme van het licht dat in de schelp wordt opgenomen.'

Dit resultaat suggereert dat daglicht belangrijker was voor de levensstijl van het oude weekdier dan zou worden verwacht als het zichzelf voornamelijk voedde door voedsel uit het water te filteren, zoals moderne mosselen en oesters, volgens de auteurs. De Winter zei dat de weekdieren waarschijnlijk een relatie hadden met een inwonende symbiotische soort die zich voedde met zonlicht, vergelijkbaar met levende reuzenschelpen, die symbiotische algen herbergen.

"Tot nu, alle gepubliceerde argumenten voor fotosymbiose bij rudisten waren in wezen speculatief, gebaseerd op louter suggestieve morfologische kenmerken, en waren in sommige gevallen aantoonbaar onjuist. Dit artikel is het eerste dat overtuigend bewijs levert voor de hypothese, "Skelton zei, maar waarschuwde dat de conclusie van de nieuwe studie specifiek was voor Torreites en kon niet worden veralgemeend naar andere rudisten.

Maan terugtocht

De Winter's zorgvuldige telling van het aantal dagelijkse lagen vond 372 voor elk jaarlijks interval. Dit was geen verrassing, omdat wetenschappers weten dat de dagen vroeger korter waren. Het resultaat is, echter, de meest nauwkeurige die nu beschikbaar is voor het late Krijt, en heeft een verrassende toepassing voor het modelleren van de evolutie van het aarde-maansysteem.

De lengte van een jaar is constant geweest in de geschiedenis van de aarde, omdat de baan van de aarde rond de zon niet verandert. Maar het aantal dagen binnen een jaar is in de loop van de tijd korter geworden omdat de dagen langer zijn geworden. De lengte van een dag wordt gestaag langer als gevolg van wrijving door oceaangetijden, veroorzaakt door de zwaartekracht van de maan, vertraagt ​​de rotatie van de aarde.

De aantrekkingskracht van de getijden versnelt de maan een beetje in zijn baan, dus als de draaiing van de aarde vertraagt, de maan beweegt verder weg. De maan trekt zich met 3,82 centimeter (1,5 inch) per jaar weg van de aarde. Nauwkeurige lasermetingen van de afstand tot de maan vanaf de aarde hebben deze toenemende afstand aangetoond sinds het Apollo-programma nuttige reflectoren op het oppervlak van de maan achterliet.

Maar wetenschappers concluderen dat de maan in de loop van haar geschiedenis niet in dit tempo kon zijn teruggetrokken, omdat het lineair terug in de tijd projecteren van de voortgang de maan slechts 1,4 miljard jaar geleden in de aarde zou plaatsen. Wetenschappers weten uit ander bewijs dat de maan al veel langer bij ons is, hoogstwaarschijnlijk samensmeltend in de nasleep van een enorme botsing vroeg in de geschiedenis van de aarde, meer dan 4,5 miljard jaar geleden. Dus de snelheid waarmee de maan zich terugtrekt is in de loop van de tijd veranderd, en informatie uit het verleden, als een jaar in het leven van een oeroude mossel, helpt onderzoekers die geschiedenis en het model van de vorming van de maan te reconstrueren.

Omdat in de geschiedenis van de maan, 70 miljoen jaar is een knipoog in de tijd, de Winter en zijn collega's hopen hun nieuwe methode toe te passen op oudere fossielen en kiekjes van dagen nog dieper in de tijd te vangen.