KIEK METŲ YRA ŽEMĖJE?

Send

Šis straipsnis yra iš „Space Magazine“ archyvo, tačiau buvo atnaujintas pateikiant šį spiffy vaizdo įrašą.

Kiek metų yra Žemėje? Mokslininkai mano, kad Žemė yra 4,54 milijardo metų. Žinoma, tai nėra atsitiktinumas; Saulė ir planetos visos susiformavo iš prieš pasklidusios vandenilio debesies prieš milijardus metų.

Ankstyvojoje Saulės sistemoje visos planetos susiformavo Saulės ūke; likučiai, likę nuo Saulės susidarymo. Mažos dulkių dalelės, surinktos į didesnius ir didesnius objektus - akmenukus, uolienas, riedulius ir kt., - kol Saulės sistemoje nebuvo daug planetų. Šie planetoidai susidūrė vienas su kitu ir galiausiai susibūrė, kad taptų Žemės dydžiu.

Tam tikru ankstyvosios Žemės istorijos momentu į mūsų planetą sudužo Marso dydžio planetoidas. Dėl įvykusio susidūrimo šiukšlės pakliuvo į orbitą, kuri ilgainiui tapo Mėnuliu.

Kaip mokslininkai žino, kad Žemei yra 4,54 milijardo metų? Iš tikrųjų sunku pasakyti vien tik apie planetos paviršių, nes plokštelinė tektonika nuolat keičia jos paviršių. Senesnės paviršiaus dalys slysta po naujesnėmis plokštėmis, kad būtų perdirbamos žemės šerdyje. Seniausios uolienos, kada nors rasta žemėje, yra 4,0 - 4,2 milijardo metų.

Mokslininkai daro prielaidą, kad visa Saulės sistemos medžiaga susidarė tuo pačiu metu. Kartu susidarė įvairios cheminės medžiagos, o ypač radioaktyvieji izotopai. Kadangi jie suyra labai žinomu greičiu, šiuos izotopus galima išmatuoti, kad būtų galima nustatyti, kiek laiko elementai egzistavo. Tyrinėdami skirtingus meteoritus iš skirtingų Saulės sistemos vietų, mokslininkai žino, kad visos skirtingos planetos susiformavo tuo pačiu metu.

Nepavyko apskaičiuoti žemės amžiaus metodų
Mūsų dabartinis tikslus žemės amžiaus matavimo metodas yra ilgos per visą istoriją atliktų įverčių serijos pabaigoje. Protingi mokslininkai atrado Žemės ir Saulės ypatybes, kurios laikui bėgant keičiasi, ir paskui apskaičiavo, kiek metų yra Žemės planeta. Deja, visi jie dėl įvairių priežasčių buvo ydingi.

Mažėjantis jūros lygis - Benoitas de Mailletas, prancūzų antropologas, gyvenęs 1656–1738 m. Ir atspėjęs (neteisingai), kad fosilijos, esančios aukštikalnėse, reiškia, kad Žemę kadaise dengė didelis vandenynas. Šis vandenynas paėmė 2 milijardai metų išgaruoti iki esamo jūros lygio. Mokslininkai to atsisakė, kai suprato, kad jūros lygis natūraliai kyla ir krinta.
Žemės aušinimas – Williamas Thompsonas, vėliau žinomas kaip lordas Kelvinas, darė prielaidą, kad Žemė kadaise buvo išlydytas uolienos rutulys, turintis tokią pat Saulės temperatūrą, ir nuo to laiko vėsta. Remdamasis šiomis prielaidomis, Thompsonas apskaičiavo, kad Žemė užtruko kažkur tarp 20 ir 400 milijonų metų atvėsti iki dabartinės temperatūros. Žinoma, Thompsonas padarė keletą netikslių prielaidų apie Saulės temperatūrą (jos branduolys iš tikrųjų siekia 15 milijonų laipsnių Kelvino), Žemės temperatūrą (su išlydyta šerdimi) ir tai, kaip Saulė yra sudaryta iš vandenilio, o Žemė yra pagamintas iš akmens ir metalo.
Saulės vėsinimas - 1856 m. Vokiečių fizikas Hermanas Ludwigas Ferdinandas von Helmholtzas bandė apskaičiuoti Žemės amžių aušindamas Saulę. Jis apskaičiavo, kad Saulė būtų paėmusi 22 milijonai metų kondensuotis iki difuzinio dujų ir dulkių debesies iki dabartinio skersmens ir temperatūros. Nors tai buvo netikslu, Helmholtzas teisingai nustatė, kad saulės šilumos šaltinį lėmė gravitacinis susitraukimas.
Uolienų erozija - Savo knygoje „Rūšių kilmė natūralios atrankos būdu“ Charlesas Darwinas pasiūlė, kad kreidos nuosėdų erozija galėtų leisti apskaičiuoti mažiausią planetos amžių. Darvinas apskaičiavo, kad kreida susidarė Weald regione Anglijoje 300 milijonų metų atšilti iki dabartinės formos.

Mėnulio orbita - Charlesas Darwino sūnus George'as Darwinas atspėjo, kad Mėnulis galėjo būti susidaręs iš Žemės, ir pasitraukė į savo dabartinę vietą. Skilimo teorija pasiūlė, kad dėl greito Žemės sukimosi planetos riekė išsiskyrė į kosmosą. Darvinas paskaičiavo, kad jis bent jau atėmė Mėnulį 56 milijonai metų pasiekti dabartinį atstumą nuo Žemės. Dabar mes žinome, kad Mėnulis greičiausiai susiformavo, kai prieš milijardus metų į Žemę paskendo Marso dydžio objektas.
Vandenyno druskingumas - 1715 m. Garsusis astronomas Edmundas Halley pasiūlė, kad vandenynų druskingumas galėtų būti naudojamas planetos amžiui įvertinti. Halley pastebėjo, kad vandenynai ir ežerai, kuriuos teka upeliai, nuolat gaudavo daugiau druskos, kuri vėliau įstrigo, kai vanduo išgaravo. Laikui bėgant vanduo bus sūrus ir sūrus, tai leidžia įvertinti, kiek ilgai šis procesas vyko. Įvairūs geologai pasinaudojo šiuo metodu atspėdami, kad Žemė yra tarp 80 ir 150 milijonų metų. Šis metodas buvo ydingas, nes mokslininkai nesuvokė, kad geologiniai procesai taip pat ištraukia druską iš vandens.

Radiometrinis pasimatymas pateikia tikslų metodą, kaip žinoti Žemės amžių
1896 m. Prancūzų chemikas A. Henri Becquerel atrado radioaktyvumą - procesą, kai medžiagos skyla į kitas medžiagas, išskirdamos energiją. Geologai suprato, kad Žemės interjere yra didelis kiekis radioaktyviųjų medžiagų, ir tai atmes jų skaičiavimus dėl Žemės amžiaus. Nors šis atradimas atskleidė ankstesnių Žemės amžiaus skaičiavimo metodų trūkumus, jis pateikė naują metodą: radiometrinės pažintys.

Geologai atrado, kad radioaktyviosios medžiagos skaidosi į kitus elementus labai nuspėjamu greičiu. Kai kurios medžiagos greitai suyra, o kitos gali visiškai sunaikinti milijonus ar net milijardus metų. Ernestas Rutherfordas ir Frederickas Soddy, dirbantys McGillo universitete, nustatė, kad pusė bet kurio radioaktyviojo elemento izotopo nustatytu greičiu skyla į kitą izotopą. Pavyzdžiui, jei turite nustatytą kiekį torio-232, pusė jo suyra per milijardą metų, o pusė to kiekio suyra per kitą milijardą metų. Tai yra termino „pusinės eliminacijos laikas“ šaltinis.

Išmatuodami radioaktyviųjų izotopų pusėjimo trukmę, geologai sugebėjo pastatyti matavimo kopėčias, leidžiančias tiksliai apskaičiuoti geologinių formacijų, įskaitant Žemę, amžių. Jie naudojo urano skilimą į įvairius švino izotopus. Išmatuodami trijų skirtingų švino izotopų (Pb-206, Pb-207 ir Pb-208 arba Pb-204) kiekį, geologai gali apskaičiuoti, kiek urano iš pradžių buvo medžiagos pavyzdyje.

Jei Saulės sistema suformuota iš bendro materijos baseino su tolygiai paskirstytais Pb izotopais, tada visi objektai iš to materijos baseino turėtų rodyti panašų izotopų kiekį. Laikui bėgant, Pb-206 ir Pb-207 kiekiai pasikeis, nes šie izotopai yra galutiniai urano skilimo produktai. Dėl to keičiasi švino ir urano kiekis. Kuo didesnis urano ir švino santykis uolienoje, tuo daugiau Pb-206 / Pb-204 ir Pb-207 / Pb-204 vertės laikui bėgant pasikeis. Jei manome, kad Saulės sistemos šaltinis taip pat buvo tolygiai pasiskirstęs su urano izotopais, tada galite nubrėžti duomenų eilutę, rodančią švino ir urano plotą ir, nuo linijos šlaito, praėjusį laiką nuo gali būti suskaičiuotas materijos baseinas, suskaidytas į atskirus objektus.

Bertramas Boltwoodas pritaikė šį pasimatymo metodą 26 skirtingiems uolienų mėginiams ir atrado, kad jie buvo susiformavę tarp jų 92 ir 570 milijonų metųir tolimesni technikos patobulinimai suteikė amžių tarp Nuo 250 milijonų iki 1,3 milijardo metų.

Geologai pradėjo tyrinėti Žemę, ieškodami seniausių uolienų formavimų planetoje. Seniausia paviršiaus uola randama Kanadoje, Australijoje ir Afrikoje, jos amžius svyruoja nuo Nuo 2,5 iki 3,8 milijardo metų. Pati seniausia uola buvo aptikta Kanadoje 1999 m., Ir manoma, kad ji buvo kiek daugiau nei 4 milijardų metų.

Tai nustatė minimalų Žemės amžių, tačiau dėl geologinių procesų, tokių kaip oro sąlygos ir plokštelinė tektonika, ji vis tiek galėtų būti senesnė.

Meteoritai kaip galutinis atsakymas į Žemės amžių
Matuojant uolienų amžių Žemėje, problema yra ta, kad planeta nuolat keičiasi. Plokštės tektonika nuolat perdirba Žemės dalis, sumaišydama ją ir amžinai slėpdama seniausius planetos regionus. Bet darant prielaidą, kad Saulės sistemoje viskas susiformavo tuo pačiu metu, meteoritai kosmose nebuvo paveikti oro sąlygų ir plokščiosios tektonikos čia, Žemėje.

Geologai šiuos nesugadintus objektus, tokius kaip meteoritas „Canyon Diablo“ (asteroido fragmentai, kurie paveikė Barringerio kraterį), panaudojo kaip būdą patekti į tikrąjį Saulės sistemos, taigi ir Žemės, amžių. Naudodamiesi šių meteoritų radiometrine datavimo sistema, geologai sugebėjo nustatyti, kad Žemė yra 4,54 milijardo metų apie 1% paklaida.

Šaltiniai:
Mokslo supratimas - lordas Kelvinas
USGS Žemės amžius
Lordo Kelvino nepavykęs mokslinis laikrodis
Radioaktyvaus skilimo vaidmuo
Astronomijos vaidmenų epizodas 51: Žemė
Rasta seniausių roko formacijų