根據(jù)一項(xiàng)新的研究，大陸的形狀和大小控制著潮汐在類地行星上的大小，該研究模擬了隨機(jī)大陸構(gòu)造對(duì)潮汐能的影響。結(jié)果對(duì)地球的早期歷史以及尋找太陽系以外的宜居行星都具有影響。

研究人員說，現(xiàn)代地球在各大洲的排列會(huì)在類似于地球的行星所可能產(chǎn)生的極端情況下產(chǎn)生大潮。

英國(guó)威爾士班戈大學(xué)海洋學(xué)家馬蒂亞斯·格林(Mattias Green)說：“地球目前的潮汐是我們?cè)?.5億年以來發(fā)現(xiàn)的最大潮汐。我當(dāng)然認(rèn)為現(xiàn)在的潮汐可能是地球歷史上最大的潮汐。”這項(xiàng)新研究的作者在AGU的《地球物理研究快報(bào)》上。

海盆的寬度控制其中所含潮汐的大小。當(dāng)前的大西洋恰好是產(chǎn)生大潮的理想大小和形狀。

格林說：“大西洋是潮汐中調(diào)音幾乎完美的風(fēng)琴。它引起了共鳴，”放大了潮汐能并使潮汐變高。格林說，盡管太平洋比大西洋大，但其潮汐卻較小，因?yàn)楦窳终f，“太平洋的調(diào)諧不佳”。

潮汐通過攪動(dòng)海洋，移動(dòng)養(yǎng)分并散發(fā)熱量來影響地球上的生命。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，潮汐會(huì)減慢行星自轉(zhuǎn)的速度。最終，行星被潮汐鎖定在恒星上，而同一張臉總是在陽光下。

由于構(gòu)造活動(dòng)不斷地重塑地球表面，因此其潮汐的大小在超大陸形成和破裂的反復(fù)循環(huán)中變化很大。

測(cè)試潮汐極限

這項(xiàng)新研究通過模擬123種不同的地形來研究類地行星的潮汐上限和下限，從水世界到當(dāng)今地球，再到只有微小海洋覆蓋其表面10%(約北冰洋大小)的行星。

格林說，潮汐傳遞的能量范圍比研究人員預(yù)期的要大，僅由于大陸的復(fù)雜性就擴(kuò)大了三個(gè)數(shù)量級(jí)。這項(xiàng)新的研究表明，當(dāng)今地球上的潮汐比同等大小的海洋世界上的潮汐高1000倍。

格林說：“如果你只是一個(gè)大海洋，很難有一個(gè)大的浪潮。增加一個(gè)新西蘭大小的大陸并沒有多大區(qū)別，但是增加幾個(gè)新西蘭，你的潮汐就會(huì)增加100倍。”

地球上的潮汐主要是由月球的引力產(chǎn)生的。如果海床完全沒有摩擦，并且沒有大洲可以阻擋，那么地球?qū)⒃诼∑鸬乃缕椒€(wěn)旋轉(zhuǎn)，而隆起的水始終與月球?qū)R。

格林說：“關(guān)鍵是海洋與陸地之間存在摩擦。如果我們沒有摩擦力，潮汐凸起將直接指向月球。”“當(dāng)衛(wèi)星直接懸在頭頂時(shí)，我們沒有高潮，而這種滯后就是減慢地球自轉(zhuǎn)并將衛(wèi)星推開的原因。”

當(dāng)月亮直接在頭頂上方時(shí)，潮汐不會(huì)達(dá)到頂峰，因?yàn)樗恼扯群团c固體地面的摩擦?xí)柚顾南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)。摩擦導(dǎo)致潮汐能釋放。隆起的水流滯后于月球，而這種滯后對(duì)地球的自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了拖累，自轉(zhuǎn)在整個(gè)40億年的歷史中一直在放緩。在接近7000萬年前的恐龍時(shí)代末期，地球的一天只有23.5小時(shí)。

系外行星建模

日長(zhǎng)對(duì)研究系外行星的科學(xué)家很重要，因?yàn)樗鼘?duì)氣候和可居住性具有重大影響。像金星一樣旋轉(zhuǎn)非常緩慢的行星，其朝陽和面向太空的半球之間存在深深的溫度差異。對(duì)于行星生命的可能性，這可能是好消息，也可能是壞消息，這取決于它與太陽之間的距離。

但是，遠(yuǎn)距離行星的自轉(zhuǎn)很難直接觀察到。天文學(xué)家已經(jīng)提出了基于大小，年齡和水含量的估計(jì)值。格林說，新研究在考慮潮汐能減慢旋轉(zhuǎn)速度時(shí)為此類模型設(shè)定了有用的界限。

他說：“行星的旋轉(zhuǎn)速度可能比我們想象的要快得多。”