Diese Entdeckung könnte erhebliche Auswirkungen darauf haben, wie Wissenschaftler die ferne Vergangenheit rekonstruieren und die Zukunft der Erde antizipieren.
"Diese Unterteilungen sind die Stufen, die wir verwenden, um die Zeitskala für praktisch alle Daten, die wir über die ferne Vergangenheit haben, zu berechnen", erklärt der Physiker. "Wenn wir jedoch nicht berücksichtigen, wie sich diese Unterteilungen in der Zeit gruppieren, führen wir Verzerrungen in unser Verständnis des Klimas, der Ökosysteme und der vergangenen planetaren Veränderungen ein."
Die Studie, die in Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht wurde, präsentiert eine Analyse der Chronologie regionaler und globaler geologischer Zeiten, einschließlich der international anerkannten geologischen Zeitskala (GTS2020). Das Team quantifizierte die Chronologie der Ereignisse, die die letzten 541 Millionen Jahre markieren, die sogenannte Ära des Phanerozoikums. Es stellte fest, dass ihre Verteilung nicht nur im qualitativen Sinne hierarchisch, sondern auch im quantitativen Sinne fraktal war, was bedeutet, dass keine charakteristische Zeitskala allein die Intervalle zwischen diesen großen Ereignissen definiert.
"Es gibt diese Vielzahl von Ären, Epochen, Perioden und Äonen, aber in Wirklichkeit gibt es keine charakteristische Zeit", erklärt Shaun Lovejoy. "Wir haben herausgefunden, dass diese großen geologischen Unterteilungen durch eine Art Symmetrie erklärt werden können: die Skalensymmetrie in der Zeit."
"Das Spannendste an diesem Modell ist, dass die Unterteilungen der geologischen Zeit, trotz unterschiedlicher unmittelbarer Ursachen, demselben Skalengesetz folgen", erklärt Andrej Spiridonov, Mitautor der Studie und Professor an der Abteilung für Geologie und Mineralogie der Universität Vilnius.
Eine neue Auffassung von Klimaereignissen und historischen Aussterbeperioden Das Team baute ein statistisches Modell auf, um zu simulieren, wie sich diese markanten Ereignisse im Laufe der Zeit ansammeln. Das Modell zeigt, dass, obwohl die Ereignisse keiner besonderen Regel zu folgen scheinen, sie einem allgemeineren Muster hierarchischer Gruppierung folgen. Diese Beobachtung hilft zu verstehen, warum einige Intervalle in geologischen Profilen eine hohe Dichte von Ereignissen aufweisen, während andere lange Perioden der Inaktivität aufweisen.
Die Ergebnisse heben auch zwei verschiedene Phänomene hervor, die die Forscher als "Sadler"-Effekte bezeichnen. Der erste, bereits bekannte, ist der Effekt der Auflösung: Profile sind auf feineren Zeitskalen weniger vollständig. Der zweite, den die vorliegende Studie aufgedeckt hat, ist der Effekt der Länge: Über längere Zeitintervalle verformen sich die Profile. Mit anderen Worten, nicht nur weisen ältere Gesteinsschichten mehr "fehlende Teile" auf, sondern auch die Art und Weise, wie wir die Zeit unterteilen, kann systematische Verzerrungen einführen.
"Wenn Sie die fraktale Struktur nicht berücksichtigen, wird Ihre Interpretation der Veränderungen in der Zeit verzerrt sein", betont Shaun Lovejoy. "Dies ist besonders wichtig für die Analyse von Klimaveränderungen, Biodiversitätsmustern und Aussterbeepisoden aus Kernproben."
Das Forschungsteam zielt darauf ab, die Methoden zur Datierung und Interpretation des Paläoklimas und der Paläoumwelt von Profilen durch ein besseres Verständnis der Struktur der tiefen Zeit zu verbessern. Die nächsten Schritte werden die Verfeinerung des Modells und die Entwicklung von Korrekturtechniken sein, die auf groß angelegte geologische Datensätze angewendet werden können.
"In der Kenntnis der Vergangenheit liegen Schlüssel, die es uns ermöglichen können, die Zukunft vorherzusagen", schließt er.