2.5億年後,地球上所有的大陸將再次聚集在一起
地殼是由破碎的岩石板組成的,就像雞蛋上破裂的殼。這些板塊以每年約5厘米(2英寸)的速度移動,這一運動最終將所有的大陸連接在一起,形成了所謂的超級大陸。
地球上最後一個超級大陸是泛大陸,它存在於3億至1.8億年前。
這些大陸的聚集和分離被稱為超大陸旋迴,而現在的世界已經進入這一旋迴周期1.8億年了。
據預測,下一個超級大陸將在大約2.5億年內形成,屆時大西洋和太平洋都將消失,亞洲大型板塊分裂從而形成新的海洋。
因為板塊在移動,大洋盆地改變了它們的形狀和大小。例如,大西洋目前正在以指甲生長的速度擴張(每年幾厘米),而太平洋正在緩慢地消失。
大洋盆地的這些變化對潮汐的影響可能長達數百萬年。這是因為潮汐在海洋中的移動,就像一個很長的波浪,而兩個波峰之間的距離有1000多公里。
波浪移動的方式很大程度上受大洋盆地形狀及其深度的控制,如果海洋具有合適的大小——盆地的長度是海浪的一半即處於「共振」的狀態,潮汐就會變得很大。
對於任何擺動或者振蕩的系統,只要你在它的自然周期上施以外力,它都可以發生共振。例如,如果你在正確的時間給坐在鞦韆上的孩子一個小小的推動力,他們會盪的越來越高,因為你的力恰好施加在他們的自然擺動周期上。
潮汐周期由地球、月球和太陽的運動決定,大洋盆地的自然周期則由其幾何形狀決定。例如,近期北大西洋的狀態非常接近共振,因為這兩個周期(潮汐周期與自然周期)幾乎是一樣的。
這就是為什麼大西洋的潮汐比太平洋或印度洋的要大得多。
但情況並非總是如此。從可以高精度模擬潮汐的計算機模型實驗中,我們知道,因為盆地的形狀和大小無法支撐大潮,所以當前超大陸旋迴的潮汐長期都會比較弱。
事實上,在過去的2.5億年中,僅僅在最近的200萬年左右地球上才出現了大潮。
既然我們正接近超大陸旋迴的中點,我們就問自己一個問題:在未來的2.5億年左右的時間裡,超級大陸會發生什麼?是否有可能存在與超大陸旋迴有關的超潮汐旋迴呢?
現在我們使用計算機模型發現,確實存在一個與超大陸旋迴有關的超潮汐旋迴。事實上,有兩個:我們目前正處於一個「潮汐最大值」的開始,這是一段潮汐非常大的時間。
接下來它們將會大幅減弱,然後在距離現在約1.5億年後的時間裡再次短暫變大。之後,隨著下一個超級大陸的形成,潮汐將再次下降到低於目前能量的一半。
這將會發生,因為隨著盆地的形狀發生變化,盆地會不斷地達到或離開共振狀態。在地質學術語定義中,潮汐處於最大值的時期是短暫的,僅在2000萬年左右。
大多數時候,潮汐比現在的能量要少,在兩個超級大陸形成之間的間隔長達4億至6億年間,潮汐能量較大的時期只有5000萬年。
潮汐是海洋的主要能量來源:太陽和月亮注入潮汐的能量在海洋中消失或消散。這種能量有助於激起海洋運動——就像一把勺子攪動一杯咖啡一樣。
就像用勺子將杯中的糖和牛奶攪拌均勻一樣,潮汐可以驅動深海和海洋表層之間的營養物質、熱量和鹽分的運動。
熱量和鹽的流動是大規模氣候控制海洋循環的關鍵,而養分的流動有助於維持生物的生產,特別是在淺海中。
任何時間尺度上的潮汐變化都可能對整個地球系統產生巨大影響。
雖然這裡描述的變化可能不會對我們近期的生活產生影響,但它增加了我們對不同學科描述的潮汐相互作用的理解——包括板塊構造、氣候系統、營養物質循環以及最終海洋演化和孕育生命的能力。.
這篇文章最初發表在《對話》上。
蝌蚪五線譜編譯自sciencealert,譯者 李彤馨,轉載須授權
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