CâT DE VECHI ARE PĂMâNTUL?

Send

Acest articol provine din arhiva Magazinului Spațial, dar a fost actualizat cu acest videoclip înfiorător.

Câți ani are Pământul? Oamenii de știință cred că Pământul are 4,54 miliarde de ani. Desigur, nu este o coincidență; Soarele și planetele s-au format toate dintr-un nor difuz de miliarde de ani în urmă.

În sistemul solar timpuriu, toate planetele formate în nebuloasa solară; rămășițele rămase de la formarea Soarelui. Particule mici de praf colectate împreună în obiecte mai mari și mai mari - pietricele, roci, bolovani etc. - până când au existat numeroase planetoide în Sistemul Solar. Aceste planetoizi s-au ciocnit împreună și, în cele din urmă, s-au reunit suficient pentru a deveni dimensiuni ale Pământului.

La un moment dat în istoria timpurie a Pământului, un planetoid de mărimea lui Marte s-a prăbușit pe planeta noastră. Coliziunea rezultată a trimis resturi pe orbita care a devenit în cele din urmă Luna.

De unde știu oamenii de știință că Pământul are 4,54 miliarde de ani? Este de fapt dificil de spus doar de pe suprafața planetei, deoarece tectonica de plăci își reformulează în mod constant suprafața. Părțile mai vechi ale suprafeței alunecă sub plăci mai noi pentru a fi reciclate în miezul Pământului. Cele mai vechi roci găsite vreodată pe Pământ au vârsta de 4,0 - 4,2 miliarde de ani.

Oamenii de știință presupun că toate materialele din Sistemul Solar s-au format în același timp. Au fost formate diferite substanțe chimice și, în mod special, izotopi radioactivi. Deoarece se descompun într-un ritm foarte cunoscut, acești izotopi pot fi măsurați pentru a determina cât timp au existat elementele. Și studiind diferiți meteoriți din diferite locații din Sistemul Solar, oamenii de știință știu că planetele diferite s-au format toate în același timp.

Metode eșuate pentru calcularea vârstei pământului
Metoda noastră actuală și precisă de măsurare a epocii Pământului vine la sfârșitul unei lungi serii de estimări făcute de-a lungul istoriei. Oamenii de știință inteligenți au descoperit trăsături despre Pământ și Soare care se schimbă în timp și apoi au calculat cât de veche este planeta Pământ. Din păcate, toate au fost defectate din diverse motive.

Scăderea nivelului mării - Benoit de Maillet, un antropolog francez care a trăit din 1656-1738 și a ghicit (în mod incorect) că fosilele aflate la înălțimi mari însemnau că Pământul a fost cândva acoperit de un ocean mare. Acest ocean luase 2 miliarde de ani să se evapore până la nivelul actual al mării. Oamenii de știință au abandonat acest lucru când au realizat că nivelul mării crește și scade în mod natural.
Răcirea Pământului – William Thompson, mai târziu cunoscut sub numele de Lord Kelvin, a presupus că Pământul a fost cândva o minge de rocă topită cu aceeași temperatură a Soarelui, și apoi s-a răcit de atunci. Pe baza acestor presupuneri, Thompson a calculat că Pământul a luat undeva 20 și 400 de milioane de ani să se răcească la temperatura actuală. Desigur, Thompson a făcut mai multe presupuneri inexacte, despre temperatura Soarelui (este într-adevăr 15 milioane de grade Kelvin la miezul său), temperatura Pământului (cu miezul său topit) și modul în care Soarele este format din hidrogen și Pământ. din rock și metal.
Răcirea Soarelui - În 1856, fizicianul german Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz a încercat să calculeze vârsta Pământului prin răcirea Soarelui. El a calculat că Soarele ar fi luat 22 de milioane de ani să se condenseze până la diametrul și temperatura actuală de la un nor difuz de gaz și praf. Deși acest lucru a fost inexact, Helmholtz a identificat corect că sursa de căldură a Soarelui a fost determinată de contracția gravitațională.
Eroziune rock - În cartea sa, „Originea speciilor prin mijloace de selecție naturală”, Charles Darwin a propus ca eroziunea zăcămintelor de cretă să permită calcularea vârstei minime a planetei. Darwin a estimat că s-ar putea să fi luat o formare de cretă în regiunea Weald din Anglia 300 de milioane de ani pentru a se intinde la forma sa actuală.

Orbita Lunii - George Darwin, fiul lui Charles Darwin, a ghicit că Luna s-ar fi putut forma de pe Pământ și s-a abătut în locația sa actuală. Teoria fisiunii a propus că rotația rapidă a Pământului a făcut ca o bucată a planetei să se rotească în spațiu. Darwin a calculat că a luat Luna cel puțin 56 de milioane de ani pentru a ajunge la distanța sa actuală față de Pământ. Știm acum că Luna s-a format probabil atunci când un obiect de dimensiunea Marte s-a aruncat pe Pământ acum miliarde de ani.
Salinitatea Oceanului - În 1715, celebrul astronom Edmund Halley a propus ca salinitatea oceanelor să poată fi utilizată pentru a estima vârsta planetei. Halley a observat că oceanele și lacurile alimentate de fluxuri primeau constant mai multă sare, care apoi s-au blocat în timp ce apa se evapora. De-a lungul timpului, apa va fi mai sărată și mai sărată, permițând o estimare a duratei de timp a acestui proces. Diversi geologi au folosit această metodă pentru a ghici că Pământul este între 80 și 150 de milioane de ani. Această metodă a fost defectuoasă, deoarece oamenii de știință nu și-au dat seama că procesele geologice extrag sare și din apă.

Datarea radiometrică oferă o metodă precisă pentru a cunoaște vârsta Pământului
În 1896, chimistul francez A. Henri Becquerel a descoperit radioactivitatea, procesul prin care materialele se descompun în alte materiale, eliberând energie. Geologii și-au dat seama că interiorul Pământului conținea o cantitate mare de material radioactiv, iar acest lucru ar fi aruncat calculele lor pentru vârsta Pământului. Deși această descoperire a relevat defecte în metodele anterioare de calculare a vârstei Pământului, a oferit o nouă metodă: întâlniri radiometrice.

Geologii au descoperit că materialele radioactive se descompun în alte elemente într-un ritm foarte previzibil. Unele materiale se descompun rapid, în timp ce altele pot dura milioane sau chiar miliarde de ani pentru a se descompune complet. Ernest Rutherford și Frederick Soddy, care lucrează la McGill University, au stabilit că jumătate din orice izotop al unui element radioactiv se descompune într-un alt izotop la o rată stabilită. De exemplu, dacă aveți o cantitate stabilită de Thorium-232, jumătate din aceasta va scădea peste un miliard de ani, iar jumătate din această sumă va scădea în încă un miliard de ani. Aceasta este sursa termenului „jumătate de viață”.

Măsurând timpul de înjumătățire a izotopilor radioactivi, geologii au putut să construiască o scară de măsurare care să le permită să calculeze cu exactitate vârsta formațiunilor geologice, inclusiv Pământul. Au folosit descompunerea uraniului în diferite izotopi de plumb. Măsurând cantitatea de trei izotopi diferiți de plumb (Pb-206, Pb-207 și Pb-208 sau Pb-204), geologii pot calcula cât de mult a fost inițial Uraniu într-un eșantion de material.

Dacă sistemul solar se formează dintr-un bazin comun de materie, cu izotopi Pb uniform distribuiți, atunci toate obiectele din acel bazin de materie ar trebui să arate cantități similare de izotopi. De asemenea, în timp, cantitățile de Pb-206 și Pb-207 se vor schimba, deoarece acești izotopi sunt produse finale ale cariilor de uraniu. Acest lucru face ca cantitatea de plumb și uraniu să se schimbe. Cu cât este mai mare raportul uraniu-plumb al unei roci, cu atât valorile Pb-206 / Pb-204 și Pb-207 / Pb-204 se vor schimba cu timpul. Acum, presupunând că sursa sistemului solar a fost distribuită în mod uniform și cu izotopi de uraniu, atunci puteți desena o linie de date care prezintă un complot de plumb către uraniu și, din panta liniei, timpul care a trecut de la fondul de materie a devenit separat în obiecte individuale poate fi calculat.

Bertram Boltwood a aplicat această metodă de datare la 26 de probe diferite de roci și a descoperit că acestea s-au format între ele 92 și 570 de milioane de aniși rafinările ulterioare ale tehnicii au dat vârste între 250 milioane la 1,3 miliarde de ani.

Geologii au început să exploreze Pământul, căutând cele mai vechi formațiuni de roci de pe planetă. Cea mai veche rocă de suprafață se găsește în Canada, Australia și Africa, cu vârste cuprinse între 2,5 până la 3,8 miliarde de ani. Cea mai veche stâncă a fost descoperită în Canada în 1999 și se estimează că are o vechime de doar 4 miliarde de ani.

Aceasta a stabilit o vârstă minimă pentru Pământ, dar datorită proceselor geologice precum intemperiile și tectonica plăcilor, acesta ar putea fi încă mai vechi.

Meteoritele ca răspuns final la Epoca Pământului
Problema cu măsurarea vârstei rocilor pe Pământ este că planeta se află într-o continuă schimbare geologică. Tectonica cu plăci reciclează constant porțiuni de pe Pământ, amestecând-o și ascunzând pentru totdeauna cele mai vechi regiuni ale planetei. Dar presupunând că totul din Sistemul Solar s-a format în același timp, meteoritele din spațiu nu au fost afectate de intemperii și de tectonica plăcilor aici pe Pământ.

Geologii au folosit aceste obiecte verzi, cum ar fi meteoritul Canyon Diablo (fragmentele asteroidului care au impactat la Craterul Barringer) ca o modalitate de a ajunge la adevărata vârstă a Sistemului Solar și, prin urmare, a Pământului. Folosind sistemul de datare radiometrică pe acești meteoriți, geologii au reușit să stabilească dacă este Pământul 4,54 miliarde de ani într-o marjă de eroare de aproximativ 1%.

surse:
Înțelegerea științei - Lord Kelvin
USGS Epoca Pământului
Ceasul științific eșuat al Lordului Kelvin
Rolul degradării radioactive
Astronomie Cast episodul 51: Pământ
Cele mai vechi formațiuni de rocă găsite