KOLIKO JE STARA ZEMLJA?

Send

Ovaj članak dolazi iz arhive Space Magazine, ali je ažuriran ovim duhovitim videom.

Koliko je stara Zemlja? Znanstvenici smatraju da je Zemlja je stara 4,54 milijarde godina, To, naravno, nije slučajnost; Sunce i planeti nastali su zajedno iz difuznog oblaka prije više milijardi godina.

U ranom Sunčevom sustavu svi planeti formirani u solarnoj maglici; ostaci preostali od stvaranja Sunca. Male čestice prašine sakupljene u sve veće i veće predmete - šljunak, stijene, gromade itd. - sve dok u Sunčevom sustavu nije bilo mnogo planetoida. Ti su se planetoidi sudarili zajedno i na kraju se dovoljno skupilo da postanu veličine Zemlje.

U nekom trenutku rane povijesti Zemlje, planetoid veličine Marsa srušio se na naš planet. Rezultirajući sudar poslao je krhotine u orbitu koja je na kraju postala Mjesec.

Kako znanstvenici znaju da je Zemlja stara 4,54 milijarde godina? Zapravo je teško odrediti sam sa površine planeta, jer tektonika ploča stalno mijenja njegovu površinu. Stariji dijelovi površine guraju se pod novije ploče koje se trebaju reciklirati u Zemljinoj jezgri. Najstarije stijene ikad pronađene na Zemlji stare su 4,0 - 4,2 milijarde godina.

Znanstvenici pretpostavljaju da se sav materijal Sunčevog sustava formirao u isto vrijeme. Zajedno su nastale razne kemikalije, a posebno radioaktivni izotopi. Budući da propadaju vrlo poznatom brzinom, ovi izotopi se mogu mjeriti da bi se utvrdilo koliko dugo elementi postoje. I proučavanjem različitih meteorita s različitih mjesta Sunčevog sustava, znanstvenici znaju da su se različiti planeti formirali u isto vrijeme.

Neuspjele metode za izračun starosti Zemlje
Naša trenutna, točna metoda mjerenja starosti Zemlje dolazi na kraju dugog niza procjena koje su napravljene kroz povijest. Pametni znanstvenici otkrili su značajke o Zemlji i Suncu koje se mijenjaju s vremenom, a zatim su izračunali koliko je stari planet Zemlja od toga. Nažalost, svi su bili pogrešni iz različitih razloga.

Opadajuće razine mora - Benoit de Maillet, francuski antropolog koji je živio od 1656. do 1738. godine i pretpostavljao (pogrešno) da su fosili na velikim uzvisinama značili da je Zemlju nekad prekrivao veliki ocean. Ovaj ocean je uzeo 2 milijarde godina ispariti do trenutne razine mora. Znanstvenici su to odustali kada su shvatili da se razina mora prirodno povećava i pada.
Hlađenje Zemlje – William Thompson, kasnije poznat kao Lord Kelvin, pretpostavio je da je Zemlja nekad bila rastopljena kugla stijena s istom temperaturom Sunca, a otada se hladila. Na temelju tih pretpostavki, Thompson je izračunao da se Zemlja nalazi negdje između 20 i 400 milijuna godina da se ohladi na trenutnu temperaturu. Naravno, Thompson je iznio nekoliko netočnih pretpostavki, o temperaturi Sunca (u osnovi je zapravo 15 milijuna stupnjeva Kelvina), temperaturi Zemlje (s njenom rastopljenom jezgrom) i o tome kako je Sunce napravljeno od vodika i Zemlje je izrađena od stijena i metala.
Hlađenje Sunca - 1856. njemački fizičar Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz pokušao je hlađenjem Sunca izračunati starost Zemlje. Izračunao je da bi Sunce uzelo 22 milijuna godina kondenzirati do dišnog oblaka plina i prašine do svog trenutnog promjera i temperature. Iako je to netačno, Helmholtz je ispravno utvrdio da je izvor Sunčeve topline upravljan gravitacijskom kontrakcijom.
Erozija stijena - Charles Darwin je u svojoj knjizi Podrijetlo vrsta prirodnom selekcijom predložio da erozija naslaga krede može omogućiti izračun minimalne starosti planete. Darwin je procijenio da je stvaranje krede u regiji Weald u Engleskoj moglo potrajati 300 milijuna godina na vrijeme u trenutni oblik.

Orbita Mjeseca - George Darwin, sin Charlesa Darwina, pretpostavio je da je Mjesec možda nastao izvan Zemlje, i odvezao se na svoje trenutno mjesto. Teorija fisije sugerirala je da je brza rotacija Zemlje uzrokovala da se komad planete odleti u svemir. Darwin je izračunao da je barem uzeo Mjesec 56 milijuna godina da dostigne svoju trenutnu udaljenost od Zemlje. Sada znamo da je Mjesec vjerojatno nastao kada je objekt veličine Marsa provalio u Zemlju prije milijarde godina.
Slanost oceana - Poznati astronom Edmund Halley je 1715. predložio da se slanost oceana može koristiti za procjenu starosti planete. Halley je primijetio da oceani i jezera hranjena potocima neprestano primaju više soli, koja se zatim zaglavila dok je voda isparila. S vremenom bi voda postala slanija i slanija, što omogućava procjenu koliko dugo taj proces traje. Razni geolozi koristili su ovu metodu da bi pogodili da je Zemlja između Stari 80 i 150 milijuna godina, Ova metoda je bila pogrešna jer znanstvenici nisu shvatili da geološki procesi također izvlače sol iz vode.

Radiometrijsko datiranje pruža točnu metodu za poznavanje doba Zemlje
1896. francuski kemičar A. Henri Becquerel otkrio je radioaktivnost, proces u kojem se materijali propadaju u druge materijale, oslobađajući energiju. Geolozi su shvatili da unutrašnjost Zemlje sadrži veliku količinu radioaktivnog materijala, a to bi izbacilo njihove proračune za starost Zemlje. Iako je ovo otkriće otkrilo nedostatke u prethodnim metodama izračunavanja starosti Zemlje, pružilo je novu metodu: radiometrijsko datiranje.

Geolozi su otkrili da radioaktivni materijali propadaju u druge elemente vrlo predvidljivom brzinom. Neki materijali propadaju brzo, dok drugima treba puno ili čak nekoliko milijardi godina da se potpuno raspadnu. Ernest Rutherford i Frederick Soddy, koji rade na Sveučilištu McGill, utvrdili su da polovica bilo kojeg izotopa radioaktivnog elementa propada u drugi izotop s postavljenom brzinom. Na primjer, ako imate postavljenu količinu Thorium-232, polovica će propadati tijekom milijardu godina, a polovica tog iznosa će propasti u sljedećih milijardu godina. To je izvor termina "poluživot".

Mjerenjem poluživota radioaktivnih izotopa geolozi su uspjeli izgraditi mjernu ljestvicu koja će im omogućiti da precizno izračunaju dob geoloških formacija, uključujući Zemlju. Koristili su raspadanje urana u različite izotope olova. Mjereći količinu tri različita izotopa olova (Pb-206, Pb-207 i Pb-208 ili Pb-204), geolozi mogu izračunati koliko je urana prvotno bilo u uzorku materijala.

Ako se Sunčev sustav formirao iz zajedničkog bazena materije, s ravnomjerno raspoređenim izotopima Pb, tada bi svi predmeti iz tog baze tvari trebali pokazati slične količine izotopa. Također, s vremenom će se količine Pb-206 i Pb-207 mijenjati jer su ti izotopi krajnji proizvodi raspada urana. Zbog toga se mijenja količina olova i urana. Što je stijena veći uran-olovo u stijeni, to će se više s vremenom mijenjati vrijednosti Pb-206 / Pb-204 i Pb-207 / Pb-204. Pretpostavimo da je izvor Sunčevog sustava također bio ravnomjerno raspoređen s izotopima urana, tada možete nacrtati podatkovnu liniju koja prikazuje crtanje od olova do urana i, s nagiba crte, količinu vremena koje je prošlo od bazen materije se odvojio u pojedinačne predmete može se izračunati.

Bertram Boltwood primijenio je ovu metodu datiranja na 26 različitih uzoraka stijena i otkrio da su one nastale između 92 i 570 milijuna godina, a daljnja usavršavanja tehnike dala su dobi između 250 milijuna do 1,3 milijarde godina.

Geolozi su krenuli u istraživanje Zemlje, tražeći najstarije stijene na planeti. Najstarija površinska stijena nalazi se u Kanadi, Australiji i Africi, a starosti su u rasponu 2,5 do 3,8 milijardi godina, Najstarija stijena otkrivena je u Kanadi 1999. godine, a procjenjuje se da je stara nešto više od 4 milijarde godina.

Ovo je postavilo minimalnu starost Zemlje, ali zahvaljujući geološkim procesima poput vremenskih prilika i tektonike ploča, mogla bi biti i starija.

Meteoriti kao konačni odgovor na doba Zemlje
Problem s mjerenjem starosti stijena na Zemlji je što je planet pod stalnim geološkim promjenama. Tektonika ploča stalno reciklira dijelove Zemlje, miješajući je i zauvijek skrivajući najstarije dijelove planeta. Ali pod pretpostavkom da se sve u Sunčevom sustavu formiralo u isto vrijeme, meteoriti u svemiru nisu utjecali na vremenske uvjete i tektoniku ploča ovdje na Zemlji.

Geolozi su koristili ove netaknute objekte, poput meteora iz kanjona Diablo (fragmente asteroida koji su utjecali na krater Barringer) kao način da dođu do prave dobi Sunčevog sustava, a samim tim i Zemlje. Pomoću radiometrijskog sistema datiranja na tim meteoritima geolozi su mogli utvrditi da je Zemlja Star 4,54 milijarde godina u granici pogreške od oko 1%.

izvori:
Razumijevanje znanosti - Lord Kelvin
USGS Doba zemlje
Neuspjeli znanstveni sat lorda Kelvina
Uloga radioaktivnog raspada
Astronomska baba Epizoda 51: Zemlja
Pronađene najstarije stijene