2012 m. Sausio 4 d. NASA Žemės stebėjimo palydove - Suomijos AE - iš „VIIRS“ prietaiso paimtas „mėlynojo marmuro“ žemės vaizdas.
(Vaizdas: © NASA / NOAA / GSFC / Suomijos AE / VIIRS / Normanas Kuringas)
Žemės planeta neturi gimimo liudijimo, kuris užfiksuotų jo formavimąsi, o tai reiškia, kad mokslininkai šimtus metų praleido stengdamiesi nustatyti planetos amžių. Taigi, kiek metų yra Žemei?
Susipažinę su nuolat kintančios žemės plutos akmenimis, taip pat su žemės kaimynais, tokiais kaip mėnulis, ir lankydamiesi meteoritais, mokslininkai apskaičiavo, kad Žemė yra 4,54 milijardo metų, o paklaidų diapazonas yra 50 milijonų metų.
Kiek tavo uolienų?
Per pastaruosius 400 metų mokslininkai keletą kartų bandė paslėpti planetą. Jie bandė numatyti amžių, remdamiesi kintančiu jūros lygiu, laiku, per kurį Žemė ar saulė atvėsdavo iki esamos temperatūros, ir vandenyno druskingumu. Tobulėjant pažinčių technologijai, šie metodai pasirodė nepatikimi; pavyzdžiui, vandenyno pakilimas ir kritimas buvo įrodytas kaip nuolat kintantis procesas, o ne laipsniškai mažėjantis procesas.
Siekdami apskaičiuoti planetos amžių, mokslininkai kreipėsi į uolienas, dengiančias jos paviršių. Kadangi plokštelinė tektonika nuolat keičiasi ir atnaujina plutą, pirmieji akmenys jau seniai buvo perdirbti, išlydyti ir pertvarkyti į naujus atodangus.
Mokslininkai taip pat turi kovoti su problema, vadinama „Didžiuoju neatitikimu“, kur, atrodo, trūksta nuosėdinių uolienų sluoksnių (pavyzdžiui, Grand Canyon yra 1,2 milijardo metų uoliena, kurios nerandama). Yra keli šio neatitikimo paaiškinimai; 2019 m. pradžioje vienas tyrimas pasiūlė, kad dėl pasaulinio ledynmečio ledynai susmuko į uolieną ir taip suskaidė. Plokštės tektonika tada susmulkintą uolieną išmetė atgal į Žemės vidų, pašalindama senus įrodymus ir paversdama juos nauja uola.
XX amžiaus pradžioje mokslininkai patobulino radiometrinių pasimatymų procesą. Ankstesni tyrimai parodė, kad kai kurių radioaktyviųjų elementų izotopai numatomu greičiu skaidosi į kitus elementus. Ištyrę esamus elementus, mokslininkai gali apskaičiuoti pradinį radioaktyviojo elemento kiekį ir tokiu būdu per kiek laiko reikėjo elementams suirti, leisdami jiems nustatyti uolienų amžių.
Seniausios iki šiol žemėje rastos uolienos yra Acasta Gneiss šiaurės vakarų Kanadoje prie Didžiojo vergo ežero, kurios yra 4,03 milijardo metų. Bet senesnių nei 3,5 milijardo metų uolienų galima rasti visuose žemynuose. Grenlandija gali pasigirti Isua suprarustalinėmis uolienomis (nuo 3,7 iki 3,8 milijardo metų), o Svazilande - nuo 3,4 iki 3,5 milijardo metų. Vakarų Australijoje imami mėginiai yra nuo 3,4 iki 3,6 milijardo metų.
Tyrimų grupės Australijoje rado seniausius mineralinius grūdus Žemėje. Šių mažų cirkonio silikato kristalų amžius siekia 4,3 milijardo metų, todėl jie yra seniausios iki šiol žemėje rastos medžiagos. Jų šaltinio uolų dar nerasta.
Uolos ir cirkoniai nustato žemiausią 4,3 milijardo metų amžiaus Žemės amžių, nes pati planeta turi būti senesnė už viską, kas guli ant jos paviršiaus.
Kai kilo gyvybė, vis dar diskutuojama, ypač todėl, kad kai kurios ankstyvosios fosilijos gali pasirodyti kaip natūralios uolienos. Kaip skelbta 2018 m. Tyrime, Vakarų Australijoje rasta kai kurių ankstyviausių gyvybės formų; tyrėjai 3,4 milijardo metų senumo uolienose rado mažų gijų, kurios galėtų būti fosilijos. Kiti tyrimai rodo, kad gyvenimas atsirado dar anksčiau. Hematito mėgintuvėliuose, esančiuose vulkaninėje uolienoje Kvebeke, galėjo būti mikrobų nuo 3,77 iki 4,29 milijardo metų. Mokslininkai, žvelgdami į akmenis pietvakarinėje Grenlandijoje, taip pat pamatė kūgiškas struktūras, kurios prieš maždaug 3,7 milijardo metų galėjo apsupti mikrobų kolonijas.
Susipažink su kaimynais
Siekdami dar labiau patikslinti Žemės amžių, mokslininkai pradėjo žiūrėti į išorę. Medžiaga, iš kurios susidarė saulės sistema, buvo dulkių ir dujų debesis, supantis jauną saulę. Gravitacinė sąveika šią medžiagą sujungė į planetas ir mėnulius maždaug tuo pačiu metu. Tyrinėdami kitus Saulės sistemos kūnus, mokslininkai gali sužinoti daugiau apie ankstyvąją planetos istoriją.
Arčiausiai Žemės esantis kūnas, Mėnulis, nepatiria paviršiaus dangos procesų, vykstančių visame Žemės kraštovaizdyje. Ankstyvos mėnulio istorijos uolienos vis dar yra mėnulio paviršiuje. Iš „Apollo“ ir „Luna“ misijų grįžę mėginiai atskleidė nuo 4,4 milijardo iki 4,5 milijardo metų, tai padėjo suvaržyti Žemės amžių. Kaip mėnulis susiformavo, yra diskusijų klausimas; Nors dominuojanti teorija rodo, kad Marso dydžio objektas sudužo į Žemę ir fragmentai ilgainiui susiliejo į Mėnulį, kitos teorijos rodo, kad Mėnulis susiformavo prieš Žemę. [Susijusi: kaip formavosi Žemė?]
Be didelių Saulės sistemos kūnų, mokslininkai ištyrė mažesnius į Žemę nukritusius uolų lankytojus. Meteoritai kyla iš įvairių šaltinių. Kai kurie iš jų atsiriboja nuo kitų planetų po žiaurių susidūrimų, kiti - nuo ankstyvosios saulės sistemos likusių gabalų, kurie niekada nebuvo tokie dideli, kad sudarytų darnų kūną.
Nors iš Marso sąmoningai nebuvo sugrąžinta jokių uolienų, egzistuoja mėginiai meteoritų pavidalu, kurie seniai nukrito į Žemę, ir tai leido mokslininkams apytiksliai nustatyti uolienų amžių Raudonojoje planetoje. Kai kurie šių pavyzdžių datuojami 4,5 milijardo metų, o tai patvirtina kitus ankstyvojo planetų formavimosi datos skaičiavimus.
Daugiau nei 70 meteoritų, nukritusių į Žemę, amžius buvo apskaičiuotas pagal radiometrinius pasimatymus. Seniausios iš jų yra nuo 4,4 iki 4,5 milijardo metų.
Prieš penkiasdešimt tūkstančių metų iš kosmoso nuslinko uola, kad Arizonoje suformuotų meteorų kraterį. To kraterio ratai buvo surinkti iš kraterio krašto ir pavadinti šalia esančiu kanjono Diablo vardu. „Canyon Diablo“ meteoritas yra svarbus, nes jis reprezentuoja meteoritų klasę su komponentais, kurie leidžia tiksliau susipažinti.
1953 m. Garsus Kalifornijos technologijos instituto geochemikas Clair Cameronas Pattersonas išmatavo švino izotopų santykį meteorito pavyzdžiuose, kurie griežtai apribojo Žemės amžių. Meteorito pavyzdžiai rodo, kad jo plitimas nuo 4,53 iki 4,58 milijardo metų. Mokslininkai šį diapazoną aiškina kaip laiką, per kurį reikėjo Saulės sistemos evoliucijai, laipsnišką įvykį, kuris įvyko maždaug per 50 milijonų metų.
Naudodami ne tik žemėje esančias uolienas, bet ir surinktą informaciją apie ją supančią sistemą, mokslininkai sugebėjo nustatyti Žemės amžių maždaug 4,54 milijardo metų. Palyginimui, Paukščių Tako galaktika, kurioje yra Saulės sistema, yra maždaug 13,2 milijardo metų, o pati Visata datuojama 13,8 milijardo metų.
Papildoma literatūra:
- Sužinokite, kur yra seniausi JAV akmenys.
- Sužinokite daugiau apie seniausias uolienas ir mineralus pasaulyje iš Amerikos gamtos istorijos muziejaus.
- Skaitykite daugiau apie Žemės amžiaus nustatymą iš JAV geologijos tarnybos.
Šį straipsnį 2019 m. Vasario 7 d. Atnaujino „Space.com“ bendradarbė Elizabeth Howell.
