Drugi Księżyc Ziemi, a Drugi Księżyc Ziemi, a największe wymieranie w największe wymieranie w

historii Ziemihistorii Ziemi

Zygmunt Zawisławski Wiesław Kosek

Seminarium CBK, 3 listopad 2005

Zmiany długości doby ziemskiejIERS wyznaczone z obserwacji nowoczesnych

technik geodezji kosmicznej

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005years

0.000

0.002

0.004LODm s L O D R E O P C 0 4

Długość doby Ziemskiej na podstawie badań paleontologicznych

mln. lat

Ilość dni w roku

Długość doby

[godz]

Prędkość kątowa 10-5[1/s]

Literatura

0

71

85

90

160

270

298

350

375

375

380

385

385

400

415

440

460

365.25

370.3

371.43

369.9

376

384.1

387.5

395

398.24

400.6

398.7

400

398.24

400

403.95

407.1

409.8

24.0

23.67

23.56

23.71

23.31

22.82

22.62

22.19

22.00

21.97

22.00

21.91

22.00

21.97

21.70

21.3

21.39

7.27

7.37

7.40

7.36

7.49

7.65

7.72

7.86

7.93

7.94

7.93

7.97

7.93

7.94

8.04

8.11

8.16

Teisser 1992

Zharkov 2002

Zharkov 2002

Tierd 2001

Teisser 1992

Teisser 1992

Teisser 1992

Tierd 2001

Teisser 1992

Zharkov 2002

Teisser 1992

Tierd 2001

Tierd 2001

Tierd 2001

Teisser 1992

Teisser 1992

Czuriumov 2003

Ilość dni w roku w funkcji czasu

0 100 200 300 400 500 600lata [mln]

360

370

380

390

400

410

420

430ilo

Ͼ d

ni w

ro

ku

d1=0.07t+365.24

d2=0.136t+347.26

Czas przecięcia się prostych oraz błąd

111latmln 270 btadtdla

222latmln 270 btadtdla 12

12

aa

bbto

2

21

2

2

21

1

2

21

2

2

21

1

bb

b

bb

b

aa

a

aa

att oo

latmln 17270 ot

Prędkość kątowa Ziemi w funkcji czasu

0 100 200 300 400 500 600lata [mln]

7 . 2

7 . 3

7 . 4

7 . 5

7 . 6

7 . 7

7 . 8

7 . 9

8 . 0

8 . 1

8 . 2

8 . 3

8 . 4

8 . 5p

rêd

koϾ

k¹t

ow

a Z

iem

i [1/

sek

10E

-5]

1=(0.00133t+7.27)E -05[1/s]

2=(0.00272t+6.9)E-05[1/s]

Prędkość kątowa Ziemi oraz jej zmiana

111latmln 270 ottdla

222latmln 270 ottdla

]ln

1[1033.1 8

111

1 latmst

dt

d

t o

]ln

1[1072.2 8

222

2 latmst

dt

d

t o

Zmiana przyśpieszenia kątowego Ziemi w

funkcji czasu

0 100 200 300 400 500 600czas t [m ln lat]

0 . 0

0 . 5

1 . 0

1 . 5

2 . 0

2 . 5

3 . 0

3 . 5

prz

eœp

iesz

enie

k¹t

ow

e

[10E-8/(s m ln la t)]

260 m ln lat

= 1.333 E-8

= 2.72 E-8

1

2

MxFxp

Fxα

Siła hamująca prędkość obrotową Ziemi przez drugi Księżyc

1

12

ox FFzzxo JRFFNtdla 22 )(latmln 270

zzo JRFNtdla 11latmln 270

oKS FFF

46.0K

S

F

F

32

K

zzKKp r

RMMGF

32

x

zzxxp r

RMMGF

1

1246.1

K

x

F

F

3

3

x

K

K

x

K

x

r

r

M

M

F

F

1

12

3

46.1

x

K

K

x

r

r

M

M

xxxp aFF sin/

KKKp aFF sin/ Kx aa

Masa i gęstość drugiego Księżyca

kgM x1810)18.323.2( 3/)6.30.2( cmgx kmRx )3.7953(

1

12

3

46.1

K

xKx r

rMM

3/1

4.1

x

zzx Rr

KK

z

x

zx M

r

RM

1

12

3

4

Granica Roche’a:

kmrokcmrK 374140/8.103*270384400

Zmiany masy satelity Mx od jego gęstości ρx

1 2 3 4 5 6 7 8 9gêstoœæ satelity [g/cm3]

0E+0

1E+18

2E+18

3E+18

4E+18

5E+18

6E+18

7E+18

8E+18

mas

a sa

telit

y [k

g]

Procent wymierań gatunków w ciągu ostatnich 545 mln lat

Chronologia największego wymierania w historii Ziemi i czas upadku drugiego Księżyca Ziemi

240 250 260 270 280 290

mln. lat

Najbardziej prawdopodobne

datowanie wymierania

i upadku drugiegoKsiężyca

260 ± 5.5 mln. lat

Datowanie upadku drugiego Księżyca 254-288 mln. lat

Datowanie największego wymierania

244-265 mln. lat

Inne wydarzenia na Ziemi około 260 mln lat temu

• około 270 mln. lat temu nastąpiło zderzenie kontynentu Sybirskiego ze wschodnią Europą

• około 270 mln. lat temu nastąpiło zderzenie Gondowy z ogromnym północnym kontynentem (ukształtowała się Pangea)

• około 250 mln. lat temu była intensywna działalność wulkaniczna [7], potwierdzona także w doniesieniach o kraterze „Bedout” z 2004 roku. Prawdopodobnie spowodowane to było zmianami w naprężeniach skorupy Ziemskiej przez siły pływowe pochodzące od drugiego Księżyca zbliżającego się systematycznie do granicy Roche’a.

Rozmieszczenie kraterów na kontynencie Pangea po upadku dużego ciała około 250 mln lat temu.

Zmiany stężenia izotopów tlenu, węgla i strontu w morzu

Zniszczenie powierzchni Ziemi przez asteroid o promieniu R

Promień Powierzchnia

zniszczenia

0.065

0.13

0.26

0.520

1.05

2.10

4.25

8.50

17.0

34.0

36.55

20

160

1300

10000

78000

560000

3600000

19000000

96000000

4.3E+08

5.0E+08

3.9E-08

3.13E-07

2.54E-06

1.96E-05

1.53E-04

1.1E-03

7.04E-03

3.7E-02

1.88E-01

0.8415

0.9785

-7.41

-6.50

-5.59

-4.71

-3.82

-2.96

-2.15

-1.43

-0.726

-0.075

-0.00945

-1.187

-0.886

-0.585

-0.283

0.021

0.322

0.628

0.929

1.23

1.531

1.563

oSS /

Zależność logarytmu z procentu zniszczonej powierzchni Ziemi od promienia padającego

asteroidu

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5

log R [km]

-8.0

-7.0

-6.0

-5.0

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

log

[dS

/So]

Zniszczenie powierzchni Ziemi w zależności od promienia padającego asteroidu

21

311

21

3

2

2vR

mvEk

22

322

222

3

2

2vR

vmEk

3/2

2

1

3/1

2

112

v

vRR

13/1

2

1

3/2

2

112

v

vRR

3/2

2

121

v

vRR

Zniszczenie powierzchni Ziemi w zależności od promienia padającego asteroidu

Promień zastępczy [km]

Procent wymierania [%]

0

5

6.6

13

37

0

40

50

75

98.3

0

-0.51

-0.69

-1.39

-4.075

100

100ln

W

Zniszczenie powierzchni Ziemi w zależności od promienia padającego asteroidu

0 10 20 30 40R

-5.0

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

ln[1

00-W

/100

]

Zniszczenie powierzchni Ziemi w zależności od promienia padającego asteroidu

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0R [ k m ]

01 02 03 04 05 06 07 08 09 0

1 0 0

W [

%] )]exp(1[100 kRW

]/1[11.0 gdzie kmk

WnioskiNa podstawie danych zmian ilości dni w roku w przeszłości oraz teoretycznych

obliczeń można wyciągnąć następujące wnioski:• Ziemia w przeszłości posiadała drugi Księżyc o masie i promieniu .• upadek drugiego Księżyca na powierzchnię Ziemi nastąpił około 270 ± 17

mln. lat temu. • upadek drugiego Księżyca zbiegł się z największym wymieraniem w historii

Ziemi, które miało miejsce 255 ±10 mln. lat temu. • Istnieje więc duże prawdopodobieństwo, że największe wymieranie w

historii Ziemi spowodowane było upadkiem na Ziemię drugiego Księżyca. • - najbardziej prawdopodobny czas upadku drugiego Księżyca na Ziemię jak

i najbardziej prawdopodobny czas największego wymierania miał miejsce 260 ±5.5 mln. lat temu.

• Dane literaturowe i własne obliczenia pozwoliły wyznaczyć wielkość zniszczenia powierzchni Ziemi w zależności od promienia padającego ciała:

gdzie - bezwzględna powierzchnia zniszczonej Ziemi , - całkowita powierzchnia Ziemi , - promień padającego asteroidu w [km] dla prędkości

• Procent wymieralności gatunków [%] w zależności od wielkości promienia zastępczego padającego asteroidu można przedstawić przy pomocy wzoru:

gdzie [1/km], przy prędkości padającego asteroidu i jego gęstości .

The Permian-Triassic (P-T or PT) extinction event, sometimes informally called the Great Dying, was an extinction event that occurred approximately 252 million years

ago (mya), forming the boundary between the Permian and Triassic geologic periods. It was the Earth's most severe extinction event, with about 90 percent of all marine

species and 70 percent of terrestrial vertebrate species going extinct.

Tides are caused by the difference in gravity between the centre and the surface of the Earth, so they appear on both the near and far side of the Earth. Consider the force due to the Moon on a mass m at the near surface of Earth compared to the force at the center of the Earth. The length of the day is gradually increasing , and the Moon is moving farther away , due to tidal friction. This is because friction drags the tides ahead of the Earth-Moon line. The Moon exerts a stronger forces on the nearer bulge, slowing the Earth's rotation. By the same effect the nearer bulge exerts a force on the Moon, speeding it up in its orbit around the Earth. The same (stronger) process long ago slowed the Moon's rotation so that it was synchronous with its orbital period.