ΠΌΣΟ ΠΑΛΙΆ ΕΊΝΑΙ Η ΓΗ;

Send

Αυτό το άρθρο προέρχεται από το αρχείο Space Magazine, αλλά ενημερώθηκε με αυτό το spiffy βίντεο.

Πόσο χρονών είναι η Γη; Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι το Η Γη είναι 4,54 δισεκατομμύρια χρόνια. Φυσικά, δεν είναι τυχαίο. ο Ήλιος και οι πλανήτες σχηματίστηκαν όλοι μαζί από ένα διάχυτο νέφος υδρογόνου πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.

Στο πρώιμο ηλιακό σύστημα, όλοι οι πλανήτες σχηματίστηκαν στο ηλιακό νεφέλωμα. τα απομεινάρια που έχουν απομείνει από τον σχηματισμό του Ήλιου. Μικρά σωματίδια σκόνης συγκεντρώθηκαν σε μεγαλύτερα και μεγαλύτερα αντικείμενα - βότσαλα, βράχια, πέτρες, κλπ - έως ότου υπήρχαν πολλά πλανητοειδή στο Ηλιακό Σύστημα. Αυτά τα πλανητοειδή συγκρούστηκαν μαζί και τελικά αρκετά ενώθηκαν για να γίνουν σε μέγεθος της Γης.

Σε κάποιο σημείο της πρώιμης ιστορίας της Γης, ένας πλανητοειδής μέγεθος του Άρη έπεσε στον πλανήτη μας. Η προκύπτουσα σύγκρουση έστειλε συντρίμμια σε τροχιά που τελικά έγινε η Σελήνη.

Πώς γνωρίζουν οι επιστήμονες ότι η Γη είναι 4,54 δισεκατομμύρια χρόνια; Είναι πραγματικά δύσκολο να το πούμε μόνο από την επιφάνεια του πλανήτη, καθώς η τεκτονική των πλακών αναδιαμορφώνει συνεχώς την επιφάνειά του. Παλαιότερα τμήματα της επιφάνειας γλιστρούν κάτω από νεότερες πλάκες για ανακύκλωση στον πυρήνα της Γης. Οι παλαιότεροι βράχοι που βρέθηκαν ποτέ στη Γη είναι 4,0 - 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι επιστήμονες υποθέτουν ότι όλο το υλικό στο Ηλιακό Σύστημα σχηματίστηκε ταυτόχρονα. Διάφορα χημικά και ειδικά ραδιενεργά ισότοπα σχηματίστηκαν μαζί. Δεδομένου ότι αποσυντίθενται σε πολύ γνωστό ρυθμό, αυτά τα ισότοπα μπορούν να μετρηθούν για να προσδιοριστεί πόσο καιρό υπάρχουν τα στοιχεία. Και μελετώντας διαφορετικούς μετεωρίτες από διαφορετικές τοποθεσίες στο Ηλιακό Σύστημα, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι όλοι οι διαφορετικοί πλανήτες σχηματίστηκαν ταυτόχρονα.

Αποτυχημένες μέθοδοι υπολογισμού της ηλικίας της Γης
Η τρέχουσα, ακριβής μέθοδος μέτρησης της ηλικίας της Γης έρχεται στο τέλος μιας μακράς σειράς εκτιμήσεων που γίνονται μέσω της ιστορίας. Έξυπνοι επιστήμονες ανακάλυψαν χαρακτηριστικά για τη Γη και τον Ήλιο που αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου και στη συνέχεια υπολόγισαν πόσο χρονών είναι ο πλανήτης Γη από αυτό. Δυστυχώς, όλα ήταν ελαττωματικά για διάφορους λόγους.

Μείωση της στάθμης της θάλασσας - Ο Benoit de Maillet, ένας Γάλλος ανθρωπολόγος που έζησε από το 1656-1738 και μαντέψει (λανθασμένα) ότι τα απολιθώματα σε ψηλά υψόμετρα σήμαινε ότι η Γη ήταν κάποτε καλυμμένη από έναν μεγάλο ωκεανό. Αυτός ο ωκεανός είχε πάρει 2 δισεκατομμύρια χρόνια να εξατμιστεί στο τρέχον επίπεδο της θάλασσας. Οι επιστήμονες το εγκατέλειψαν όταν συνειδητοποίησαν ότι η στάθμη της θάλασσας φυσικά αυξάνεται και πέφτει.
Ψύξη της Γης – Ο Γουίλιαμ Τόμπσον, αργότερα γνωστός ως Λόρδος Κέλβιν, υπέθεσε ότι η Γη ήταν κάποτε μια λιωμένη σφαίρα βράχου με την ίδια θερμοκρασία του Ήλιου και στη συνέχεια ψύχθηκε από τότε. Με βάση αυτές τις υποθέσεις, ο Τόμπσον υπολόγισε ότι η Γη πήρε κάπου μεταξύ 20 και 400 εκατομμύρια χρόνια να κρυώσει στην τρέχουσα θερμοκρασία του. Φυσικά, ο Τόμπσον έκανε αρκετές ανακριβείς υποθέσεις, σχετικά με τη θερμοκρασία του Ήλιου (είναι πραγματικά 15 εκατομμύρια βαθμοί Κέλβιν στον πυρήνα του), τη θερμοκρασία της Γης (με τον λιωμένο πυρήνα) και τον τρόπο με τον οποίο ο Ήλιος αποτελείται από υδρογόνο και η Γη είναι φτιαγμένο από ροκ και μέταλλο.
Ψύξη του Ήλιου - Το 1856, ο Γερμανός φυσικός Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz επιχείρησε να υπολογίσει την ηλικία της Γης με την ψύξη του Ήλιου. Υπολόγισε ότι ο Ήλιος θα είχε πάρει 22 εκατομμύρια χρόνια για συμπύκνωση μέχρι την τρέχουσα διάμετρο και θερμοκρασία από ένα διάχυτο νέφος αερίου και σκόνης. Αν και αυτό ήταν ανακριβές, ο Helmholtz προσδιόρισε σωστά ότι η πηγή της θερμότητας του Ήλιου οφείλεται στη βαρυτική συστολή.
Διάβρωση βράχου - Στο βιβλίο του, The Origin of Species by Means of Natural Selection, ο Charles Darwin πρότεινε ότι η διάβρωση των αποθέσεων κιμωλίας μπορεί να επιτρέψει τον υπολογισμό της ελάχιστης ηλικίας του πλανήτη. Ο Ντάργουιν υπολόγισε ότι θα μπορούσε να έχει σχηματιστεί κιμωλία στην περιοχή Weald της Αγγλίας 300 εκατομμύρια χρόνια καιρός στην τρέχουσα μορφή του.

Τροχιά της Σελήνης - Ο Γιώργος Ντάργουιν, γιος του Τσαρλς Ντάργουιν, μαντέψει ότι η Σελήνη μπορεί να έχει σχηματιστεί από τη Γη και να παρασυρθεί στην τρέχουσα θέση της. Η θεωρία σχάσης πρότεινε ότι η γρήγορη περιστροφή της Γης προκάλεσε ένα κομμάτι του πλανήτη να περιστραφεί στο διάστημα. Ο Ντάργουιν υπολόγισε ότι είχε πάρει τουλάχιστον τη Σελήνη 56 εκατομμύρια χρόνια για να φτάσει την τρέχουσα απόσταση από τη Γη. Γνωρίζουμε τώρα ότι η Σελήνη πιθανότατα σχηματίστηκε όταν ένα αντικείμενο μεγέθους Άρη έσπασε στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Αλατότητα του Ωκεανού - Το 1715, ο διάσημος αστρονόμος Edmund Halley πρότεινε να χρησιμοποιηθεί η αλατότητα των ωκεανών για την εκτίμηση της ηλικίας του πλανήτη. Ο Χάλεϊ παρατήρησε ότι οι ωκεανοί και οι λίμνες που τρέφονταν από ρυάκια δέχονταν συνεχώς περισσότερο αλάτι, το οποίο στη συνέχεια κολλούσε καθώς το νερό εξατμίστηκε. Με την πάροδο του χρόνου, το νερό θα ήταν πιο αλμυρό και πιο αλατισμένο, επιτρέποντας μια εκτίμηση για το πόσο καιρό αυτή η διαδικασία συνεχίζεται. Διάφοροι γεωλόγοι χρησιμοποίησαν αυτήν τη μέθοδο για να μαντέψουν ότι η Γη ήταν μεταξύ 80 και 150 εκατομμύρια ετών. Αυτή η μέθοδος ήταν ελαττωματική επειδή οι επιστήμονες δεν συνειδητοποίησαν ότι οι γεωλογικές διαδικασίες εξάγουν επίσης αλάτι από το νερό.

Η ραδιομετρική χρονολόγηση παρέχει μια ακριβή μέθοδο για να γνωρίζει την ηλικία της γης
Το 1896, ο Γάλλος χημικός A. Henri Becquerel ανακάλυψε τη ραδιενέργεια, τη διαδικασία όπου τα υλικά αποσυντίθενται σε άλλα υλικά, απελευθερώνοντας ενέργεια. Οι γεωλόγοι συνειδητοποίησαν ότι το εσωτερικό της Γης περιείχε μεγάλη ποσότητα ραδιενεργού υλικού και αυτό θα έριχνε τους υπολογισμούς τους για την ηλικία της Γης. Αν και αυτή η ανακάλυψη αποκάλυψε ελαττώματα στις προηγούμενες μεθόδους υπολογισμού της ηλικίας της Γης, παρείχε μια νέα μέθοδο: ραδιομετρική χρονολόγηση.

Οι γεωλόγοι ανακάλυψαν ότι τα ραδιενεργά υλικά αποσυντίθενται σε άλλα στοιχεία με πολύ προβλέψιμο ρυθμό. Ορισμένα υλικά αποσυντίθενται γρήγορα, ενώ άλλα μπορεί να χρειαστούν εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια χρόνια για την πλήρη αποσύνθεση. Ο Ernest Rutherford και ο Frederick Soddy, που εργάζονταν στο Πανεπιστήμιο McGill, διαπίστωσαν ότι το ήμισυ κάθε ισότοπου ενός ραδιενεργού στοιχείου αποσυντίθεται σε ένα άλλο ισότοπο με καθορισμένο ρυθμό. Για παράδειγμα, εάν έχετε ένα καθορισμένο ποσό Thorium-232, το ήμισυ του θα αποσυντεθεί πάνω από ένα δισεκατομμύριο χρόνια και, στη συνέχεια, το ήμισυ αυτού του ποσού θα αποσυντεθεί σε άλλα δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτή είναι η πηγή του όρου «ημιζωή».

Μετρώντας τον χρόνο ημιζωής των ραδιενεργών ισοτόπων, οι γεωλόγοι μπόρεσαν να χτίσουν μια σκάλα μέτρησης που τους επέτρεπε να υπολογίσουν με ακρίβεια την ηλικία των γεωλογικών σχηματισμών, συμπεριλαμβανομένης της Γης. Χρησιμοποίησαν την αποσύνθεση του ουρανίου σε διάφορα ισότοπα μολύβδου. Μετρώντας την ποσότητα τριών διαφορετικών ισοτόπων μολύβδου (Pb-206, Pb-207 και Pb-208 ή Pb-204), οι γεωλόγοι μπορούν να υπολογίσουν πόσο αρχικά ήταν το Ουράνιο σε ένα δείγμα υλικού.

Εάν το ηλιακό σύστημα σχηματίζεται από μια κοινή ομάδα ύλης, με ομοιόμορφα κατανεμημένα ισότοπα Pb, τότε όλα τα αντικείμενα από αυτήν την ομάδα ύλης θα πρέπει να εμφανίζουν παρόμοιες ποσότητες των ισοτόπων. Επίσης, με την πάροδο του χρόνου, οι ποσότητες Pb-206 και Pb-207 θα αλλάξουν επειδή καθώς αυτά τα ισότοπα είναι τελικά προϊόντα αποσύνθεσης ουρανίου. Αυτό κάνει την ποσότητα μολύβδου και ουρανίου να αλλάζει. Όσο υψηλότερη είναι η αναλογία ουρανίου προς μόλυβδο ενός βράχου, τόσο περισσότερες τιμές Pb-206 / Pb-204 και Pb-207 / Pb-204 θα αλλάξουν με την πάροδο του χρόνου. Τώρα, υποθέτοντας ότι η πηγή του ηλιακού συστήματος διανεμήθηκε επίσης ομοιόμορφα με ισότοπα ουρανίου, τότε μπορείτε να σχεδιάσετε μια γραμμή δεδομένων που δείχνει μια πλοκή μολύβδου-προς-ουράνιο και, από την κλίση της γραμμής, το χρονικό διάστημα που έχει περάσει από τότε μπορεί να υπολογιστεί η δεξαμενή της ύλης σε ξεχωριστά αντικείμενα.

Ο Bertram Boltwood εφάρμοσε αυτήν τη μέθοδο χρονολόγησης σε 26 διαφορετικά δείγματα πετρωμάτων και ανακάλυψε ότι είχαν σχηματιστεί μεταξύ τους 92 και 570 εκατομμύρια ετών, και περαιτέρω βελτιώσεις στην τεχνική έδωσαν ηλικίες μεταξύ 250 εκατομμύρια έως 1,3 δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι γεωλόγοι άρχισαν να εξερευνούν τη Γη, αναζητώντας τους παλαιότερους βραχώδεις σχηματισμούς στον πλανήτη. Ο παλαιότερος επιφανειακός βράχος βρίσκεται στον Καναδά, την Αυστραλία και την Αφρική, με ηλικίες που κυμαίνονται από 2,5 έως 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Ο πολύ παλαιότερος βράχος ανακαλύφθηκε στον Καναδά το 1999 και εκτιμάται ότι ήταν πάνω από 4 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αυτό έθεσε μια ελάχιστη ηλικία για τη Γη, αλλά χάρη στις γεωλογικές διεργασίες όπως ο καιρός και η τεκτονική πλάκας, θα μπορούσε να είναι ακόμα μεγαλύτερη.

Οι Μετεωρίτες ως η Τελική Απάντηση στην Εποχή της Γης
Το πρόβλημα με τη μέτρηση της ηλικίας των πετρωμάτων στη Γη είναι ότι ο πλανήτης βρίσκεται υπό συνεχή γεωλογική αλλαγή. Η τεκτονική πλακών ανακυκλώνει συνεχώς τμήματα της Γης, αναμειγνύοντάς την και κρύβοντας για πάντα τις παλαιότερες περιοχές του πλανήτη. Αλλά υποθέτοντας ότι όλα στο Ηλιακό Σύστημα που σχηματίστηκαν ταυτόχρονα, οι μετεωρίτες στο διάστημα δεν επηρεάστηκαν από τις καιρικές συνθήκες και τις τεκτονικές πλάκες εδώ στη Γη.

Οι γεωλόγοι χρησιμοποίησαν αυτά τα παρθένα αντικείμενα, όπως ο μετεωρίτης Canyon Diablo (τα θραύσματα του αστεροειδούς που επηρέασαν τον κρατήρα Barringer) ως τρόπο να φτάσουν στην πραγματική ηλικία του Ηλιακού Συστήματος και επομένως της Γης. Χρησιμοποιώντας το ραδιομετρικό σύστημα χρονολόγησης σε αυτούς τους μετεωρίτες, οι γεωλόγοι μπόρεσαν να προσδιορίσουν ότι είναι η Γη 4,54 δισεκατομμύρια ετών εντός περιθωρίου σφάλματος περίπου 1%.

Πηγές:
Κατανόηση της επιστήμης - Λόρδος Κέλβιν
USGS Ηλικία της Γης
Το αποτυχημένο επιστημονικό ρολόι του Λόρδου Κέλβιν
Ο ρόλος της ραδιενεργής αποσύνθεσης
Astronomy Cast Episode 51: Earth
Βρέθηκαν οι παλαιότεροι σχηματισμοί βράχου