Овај чланак долази из архиве Универсе Тодаи, али је ажуриран овим пикантним видео снимком.
Колико је стара Земља? Научници сматрају да јеЗемља је стара 4,54 милијарде година. Случајно, ово је исте године као и остале планете у Сунчевом систему, као и Сунце. Наравно, то није случајност; Сунце и планете су се формирале заједно из дифузног облака водоника пре милијарди година.
У раном Сунчевом систему, све планете су се формирале у соларној маглини; остаци заостали од настанка Сунца. Мале честице прашине скупљале су се у све веће и веће објекте – шљунак, стене, громаде, итд. – све док није било много планетоида у Сунчевом систему. Ови планетоиди су се сударили и на крају су се спојили довољно да постану величине Земље.
У неком тренутку у раној историји Земље, планетоид величине Марса се срушио на нашу планету. Настали судар је послао крхотине у орбиту која је на крају постала Месец.
Како научници знају да је Земља стара 4,54 милијарде година? То је заправо тешко рећи само на површини планете, пошто тектоника плоча стално преобликује њену површину. Старији делови површине клизе испод новијих плоча да би се рециклирали у Земљином језгру. Најстарије стене икада пронађене на Земљи су старе 4,0 – 4,2 милијарде година.
Научници претпостављају да се сав материјал у Сунчевом систему формирао у исто време. Различите хемикалије, а посебно радиоактивни изотопи, формирани су заједно. Пошто се распадају веома познатом брзином, ови изотопи се могу мерити да би се утврдило колико дуго елементи постоје. Проучавајући различите метеорите са различитих локација у Сунчевом систему, научници знају да су се различите планете формирале у исто време.
Неуспеле методе за израчунавање старости Земље
Наш тренутни, тачан метод мерења старости Земље долази на крају дугог низа процена направљених кроз историју. Паметни научници су открили карактеристике Земље и Сунца које се мењају током времена, а затим израчунали колико је планета Земља стара од тога. Нажалост, сви су били погрешни из разних разлога.
- Опадање нивоа мора– Беноа де Маје, француски антрополог који је живео од 1656-1738 и претпоставио (нетачно) да фосили на великим висинама значе да је Земља некада била прекривена великим океаном. Овај океан је заузео2 милијарде годинада испари до садашњег нивоа мора. Научници су то напустили када су схватили да ниво мора природно расте и опада.
- Хлађење Земље-Вилијам Томпсон, касније познат као Лорд Келвин, претпоставио је да је Земља некада била растопљена стена са истом температуром Сунца и да се од тада хладила. На основу ових претпоставки, Томпсон је израчунао да је Земља заузела негде између20 и 400 милиона годинада се охлади на тренутну температуру. Наравно, Томпсон је изнео неколико нетачних претпоставки, о температури Сунца (заиста је 15 милиона степени Келвина у његовом језгру), температури Земље (са њеним растопљеним језгром) и о томе како је Сунце направљено од водоника и како је Земља од камена и метала.
- Хлађење Сунца– Немачки физичар Херман Лудвиг Фердинанд фон Хелмхолц је 1856. покушао да израчуна старост Земље хлађењем Сунца. Рачунао је да би Сунце узело22 милиона годинада се кондензује до свог тренутног пречника и температуре из дифузног облака гаса и прашине. Иако је ово било нетачно, Хелмхолц је тачно идентификовао да је извор сунчеве топлоте вођен гравитационом контракцијом.
- Роцк Еросион– У својој књизи Порекло врста путем природне селекције, Чарлс Дарвин је предложио да би ерозија наслага креде могла да омогући израчунавање минималне старости планете. Дарвин је проценио да је формирање креде у региону Веалд у Енглеској могло заузети300 милиона годинада се време до садашњег облика.
- Орбита Месеца– Џорџ Дарвин, син Чарлса Дарвина, претпоставио је да је Месец можда настао од Земље и одлутао на своју тренутну локацију. Теорија фисије је предложила да је брза ротација Земље проузроковала да се део планете окрене у свемир. Дарвин је израчунао да је заузео најмање Месец56 милиона годинада достигне своју тренутну удаљеност од Земље. Сада знамо да је Месец вероватно настао када је објекат величине Марса ударио у Земљу пре милијарди година.
- Сланост океана– Чувени астроном Едмунд Халеј је 1715. године предложио да се салинитет океана користи за процену старости планете. Халеј је приметио да океани и језера која се напајају потоцима стално добијају више соли, која се затим задржава док вода испарава. Временом би вода постајала све сланија и сланија, што би омогућавало процену колико дуго овај процес траје. Разни геолози су користили ову методу да погоде да је Земља између80 и 150 милиона година. Овај метод је био погрешан јер научници нису схватили да геолошки процеси такође извлаче со из воде.
Радиометријско датирање пружа тачан метод да се сазна старост Земље
1896. године, француски хемичар А. Хенри Бецкуерел открио је радиоактивност, процес у којем се материјали распадају на друге материјале, ослобађајући енергију. Геолози су схватили да унутрашњост Земље садржи велику количину радиоактивног материјала, а то би одбацило њихове прорачуне за старост Земље. Иако је ово откриће открило недостатке у претходним методама израчунавања старости Земље, пружило је нову методу:радиометријско датирање.
Геолози су открили да се радиоактивни материјали распадају на друге елементе веома предвидљивом брзином. Неки материјали се брзо распадају, док другима могу бити потребни милиони или чак милијарде година да се потпуно распадну. Ернест Рутхерфорд и Фредерицк Содди, радећи на Универзитету МцГилл, утврдили су да се половина било ког изотопа радиоактивног елемента распада у други изотоп одређеном брзином. На пример, ако имате одређену количину торијума-232, половина ће се распасти током милијарду година, а затим ће се половина те количине распасти за још милијарду година. Ово је извор термина „полуживот“.
Мерењем полуживота радиоактивних изотопа, геолози су успели да направе мерну лествицу која им омогућава да прецизно израчунају старост геолошких формација, укључујући Земљу. Користили су распад уранијума у различите изотопе олова. Мерењем количине три различита изотопа олова (Пб-206, Пб-207 и Пб-208 или Пб-204), геолози могу израчунати колико је уранијума првобитно било у узорку материјала.
Ако је Сунчев систем формиран од заједничког скупа материје, са равномерно распоређеним изотопима Пб, онда би сви објекти из тог скупа материје требало да показују сличне количине изотопа. Такође, током времена, количине Пб-206 и Пб-207 ће се мењати јер су ови изотопи крајњи производи распада уранијума. Ово доводи до промене количине олова и уранијума. Што је већи однос уранијума и олова у стени, то ће се вредности Пб-206/Пб-204 и Пб-207/Пб-204 више мењати током времена. Сада, под претпоставком да је извор Сунчевог система такође био равномерно распоређен са изотопима уранијума, онда можете нацртати линију података која приказује графикон од олова до уранијума и, са нагиба линије, колико је времена прошло од може се израчунати збир материје који се раздвојио на појединачне објекте.
Бертрам Болтвуд је применио овај метод датирања на 26 различитих узорака стена и открио да су оне настале између92 и 570 милиона година, а даља усавршавања технике дала су доба између250 милиона до 1,3 милијарде година.
Геолози су кренули у истраживање Земље, тражећи најстарије стенске формације на планети. Најстарија површинска стена налази се у Канади, Аустралији и Африци, са узрастом од2,5 до 3,8 милијарди година. Најстарија стена откривена је у Канади 1999. године, а процењује се да је стара нешто више од 4 милијарде година.
Ово је поставило минималну старост за Земљу, али захваљујући геолошким процесима попут временских утицаја и тектонике плоча, она би и даље могла бити старија.
Метеорити као коначни одговор на старост Земље
Проблем са мерењем старости стена на Земљи је тај што је планета под сталним геолошким променама. Тектоника плоча непрестано рециклира делове Земље, мешајући их и заувек скривајући најстарије делове планете. Али под претпоставком да се све у Сунчевом систему формирало у исто време, метеорити у свемиру нису били под утицајем временских услова и тектонике плоча овде на Земљи.
Геолози су користили ове нетакнуте објекте, као што је метеорит Цанион Диабло (фрагменти астероида који су ударили у кратер Баррингер) као начин да дођу до праве старости Сунчевог система, а самим тим и Земље. Користећи систем радиометријског датирања на овим метеоритима, геолози су успели да утврде да је Земљастар 4,54 милијарде годинаунутар границе грешке од око 1%.
Извори:
Разумевање науке – Лорд Келвин
УСГС Старост Земље
Неуспели научни сат лорда Келвина
Улога радиоактивног распада
Астрономска улога, епизода 51: Земља
Пронађене најстарије стенске формације
Подкаст (аудио): Преузимање (Трајање: 2:49 — 2,6 МБ)
Претплатити се: Аппле Подцастс | РСС
Подкаст (видео): Преузимање (73.4МБ)
Претплатити се: Аппле Подцастс | РСС