Зображення Землі із синього мармуру, зняте з приладу VIIRS на борту супутника, що спостерігав за Землею НАСА - АЕС Суомі - 4 січня 2012 року.
(Зображення: © NASA / NOAA / GSFC / Атомна станція Suomi / VIIRS / Норман Курінг)
Планета Земля не має свідоцтва про народження, щоб фіксувати її утворення, а це означає, що вчені витратили сотні років, намагаючись визначити вік планети. Отже, скільки років Землі?
Шляхом знайомства з гірськими породами земної кори, що постійно змінюються, а також гірських порід сусідів Землі, таких як Місяць та відвідування метеоритів, вчені підрахували, що Землі 4,54 мільярда років із діапазоном помилок 50 мільйонів років.
Скільки років тобі скелі?
Вчені зробили кілька спроб датувати планету за останні 400 років. Вони намагалися передбачити вік, що ґрунтується на зміні рівня моря, часу, коли Земля чи Сонце охолоне до нинішніх температур, і солоності океану. З розвитком технології знайомств ці методи виявилися ненадійними; наприклад, підйом і падіння океану було показано як процес, що постійно змінюється, а не поступово зменшується.
І в чергових зусиллях обчислити вік планети вчені звернулися до гірських порід, що покривають її поверхню. Однак, оскільки тектоніка плит постійно змінюється і відновлює земну кору, перші породи вже давно перероблені, розплавлені і реформовані в нові відслонення.
Вчені також повинні боротися з проблемою під назвою "Велика невідповідність", де, мабуть, відсутні осадові шари скелі (наприклад, у Гранд-Каньйоні є 1,2 мільярди років скелі, яку неможливо знайти). Існує кілька пояснень цієї невідповідності; на початку 2019 року в одному дослідженні було висловлено припущення, що глобальна крижана епоха змусила льодовики перемелюватися в скелю, викликаючи її розпад. Тектоніка плити потім кинула подрібнену скелю назад у надр Землі, видаливши старі свідчення та перетворивши її на нову скелю.
На початку 20 століття вчені удосконалили процес радіометричного датування. Раніші дослідження показали, що ізотопи деяких радіоактивних елементів розпадаються на інші елементи з передбачуваною швидкістю. Досліджуючи існуючі елементи, вчені можуть обчислити початкову кількість радіоактивного елемента і, таким чином, скільки часу знадобилося розпаду елементів, що дозволило визначити вік породи.
Найдавніші скелі на Землі, знайдені на сьогоднішній день, - гнейс Акаста на північному заході Канади поблизу озера Велике рабство, якому 4,03 мільярда років. Але скелі, старші 3,5 мільярда років, можна знайти на всіх континентах. Гренландія може похвалитися надкрустними породами Isua (3,7 - 3,8 мільярда років), а скелі в Свазіленді - від 3,4 до 3,5 мільярдів років. Зразки у Західній Австралії мають вік від 3,4 до 3,6 млрд років.
Дослідницькі групи в Австралії знайшли найдавніші мінеральні зерна на Землі. Ці крихітні силікатні кристали сирконію мають вік, який досягає 4,3 мільярда років, що робить їх найдавнішими матеріалами, знайденими на Землі досі. Їх джерельних порід ще не знайдено.
Гірські породи та циркони встановлюють нижню межу віку 4,3 мільярда років, оскільки сама планета повинна бути старшою за все, що лежить на її поверхні.
Коли виникло життя, все ще дискутують, тим більше, що деякі ранні копалини можуть здаватися природними формами скелі. Деякі найдавніші форми життя були знайдені в Західній Австралії, як було оголошено у дослідженні 2018 року; дослідники знайшли крихітні нитки у 3,4-мільярдових породах, які могли бути скам'янілими. Інші дослідження говорять про те, що життя зародилося ще раніше. Гематитові труби у вулканічній скелі в Квебеку могли включати мікроби між 3,77 і 4,29 мільярдами років тому. Дослідники, які дивляться на скелі на південному заході Гренландії, також побачили конусоподібні структури, які могли оточити мікробні колонії приблизно 3,7 мільярда років тому.
Зустріньте сусідів
Прагнучи ще більше вдосконалити вік Землі, вчені почали дивитися назовні. Матеріалом, який утворював Сонячну систему, була хмара пилу та газу, що оточувала молоде сонце. Гравітаційні взаємодії зробили цей матеріал приблизно в один і той же час. Вивчаючи інші тіла Сонячної системи, вчені мають змогу дізнатися більше про ранню історію планети.
Найближчий до Землі тіло, Місяць, не відчуває процесів виродження, що відбуваються по всьому ландшафту Землі. Як такі, скелі з ранньої місячної історії все ще сидять на поверхні Місяця. Зразки, повернуті з місій "Аполлон" та "Луна", виявили вік між 4,4 та 4,5 мільярдами років, допомагаючи стримувати вік Землі. Як утворився Місяць - це питання дискусії; в той час як домінуюча теорія припускає, що об’єкт розміру Марса врізався в Землю, а фрагменти з часом злилися на Місяць, інші теорії припускають, що Місяць сформувався до Землі. [Пов'язане: Як формувалася Земля?]
Окрім великих тіл Сонячної системи, вчені вивчали менших скелястих відвідувачів, які впали на Землю. Метеорити джерела з різних джерел. Деякі скидаються з інших планет після жорстоких зіткнень, а інші - залишки від ранньої Сонячної системи, які ніколи не виросли досить великими, щоб утворити згуртоване тіло.
Хоча з Марса свідомо не повернуто жодної породи, зразки існують у вигляді метеоритів, які давно впали на Землю, що дозволяє вченим зробити приблизні оцінки щодо віку порід на Червоній планеті. Деякі з цих зразків були датовані 4,5 мільярдами років, що підтверджує інші розрахунки дати раннього планетарного формування.
Більше 70 метеоритів, що впали на Землю, мали свій вік, розрахований за допомогою радіометричного датування. Найдавніші з них віком від 4,4 до 4,5 мільярдів років.
П'ятдесят тисяч років тому скеля вилетіла з космосу, щоб утворити метеорський кратер в Арізоні. Осколки цього астероїда були зібрані з кратера і названі для розташованого поблизу Каньйону Діабло. Метеорит Canyon Diablo має важливе значення, оскільки він представляє клас метеоритів із компонентами, що дозволяють більш точно датирувати.
У 1953 році Клер Кемерон Паттерсон, відомий геохімік Каліфорнійського технологічного інституту, виміряв співвідношення ізотопів свинцю у зразках метеориту, що обмежує вік Землі. Зразки метеориту демонструють поширення з 4,53 млрд до 4,58 млрд років. Вчені трактують цей діапазон як час, який пройшов для розвитку Сонячної системи, поступову подію, яка відбулася протягом приблизно 50 мільйонів років.
Використовуючи не тільки скелі на Землі, але й інформацію, зібрану про систему, яка її оточує, вчені змогли розмістити вік Землі приблизно на 4,54 мільярда років. Для порівняння, галактиці Чумацький Шлях, що містить Сонячну систему, приблизно 13,2 мільярдів років, а сама Всесвіт датована 13,8 мільярдам років.
Подальше читання:
- Дізнайтеся, де розташовані найдавніші скелі в США.
- Дізнайтеся більше про найдавніші скелі та корисні копалини у світі з Американського природничого музею.
- Детальніше про визначення віку Землі читайте з американського геологічного обстеження.
Цю статтю оновлено 7 лютого 2019 року автором сайту Space.com Елізабет Хоуелл.
