Изображение Земли из голубого мрамора, полученное с прибора VIIRS на борту спутника НАСА для наблюдения за Землей - АЭС Суоми - 4 января 2012 года.
(Изображение: © NASA / NOAA / GSFC / АЭС Суоми / VIIRS / Норман Куринг)
Планета Земля не имеет свидетельства о рождении для регистрации ее образования, а это означает, что ученые потратили сотни лет, пытаясь определить возраст планеты. Итак, сколько лет Земле?
По датировке скал в постоянно меняющейся коре Земли, а также скал в соседних земных землях, таких как луна и посещающие метеориты, ученые подсчитали, что Земле 4,54 миллиарда лет с диапазоном ошибок 50 миллионов лет.
Сколько лет твоим камням?
За последние 400 лет ученые предприняли несколько попыток датировать планету. Они пытались предсказать возраст, основываясь на изменении уровня моря, времени, которое потребовалось Земле или Солнцу, чтобы охладиться, чтобы представить температуру, и солености океана. Поскольку технология датирования прогрессировала, эти методы оказались ненадежными; Например, было показано, что взлет и падение океана является постоянно меняющимся процессом, а не постепенно снижающимся.
И в очередной попытке вычислить возраст планеты, ученые обратились к скалам, которые покрывают ее поверхность. Однако, поскольку тектоника плит постоянно изменяется и обновляет кору, первые породы уже давно были переработаны, расплавлены и преобразованы в новые выходы.
Ученые также должны бороться с проблемой под названием «Великое несоответствие», в которой, по-видимому, отсутствуют осадочные слои породы (например, в Гранд-Каньоне существует 1,2 миллиарда лет породы, которую невозможно найти). Есть несколько объяснений этого несоответствия; В начале 2019 года одно исследование показало, что глобальный ледниковый период заставил ледники растерзать скалу, что привело к ее распаду. Тектоника плит затем отбросила щебень обратно во внутреннее пространство Земли, удалив старые свидетельства и превратив его в новый камень.
В начале 20-го века ученые усовершенствовали процесс радиометрического датирования. Предыдущие исследования показали, что изотопы некоторых радиоактивных элементов распадаются на другие элементы с предсказуемой скоростью. Исследуя существующие элементы, ученые могут рассчитать начальное количество радиоактивного элемента и, следовательно, сколько времени потребовалось элементам для распада, что позволяет им определить возраст породы.
Самые древние породы на Земле, найденные до настоящего времени, - это гнейс Акаста на северо-западе Канады, недалеко от Большого Рабского озера, возраст которого составляет 4,03 миллиарда лет. Но породы старше 3,5 миллиардов лет можно найти на всех континентах. Гренландия имеет супракрустальные породы Исуа (возраст от 3,7 до 3,8 миллиардов лет), а в Свазиленде - от 3,4 до 3,5 миллиардов лет. Образцы в Западной Австралии имеют возраст от 3,4 млрд до 3,6 млрд лет.
Исследовательские группы в Австралии обнаружили самые древние минеральные зерна на Земле. Эти крошечные кристаллы силиката циркония имеют возраст, который достигает 4,3 миллиардов лет, что делает их самыми старыми материалами, найденными на Земле до сих пор. Их исходные камни еще не найдены.
Камни и цирконы устанавливают нижний предел возраста Земли 4,3 миллиарда лет, потому что сама планета должна быть старше всего, что лежит на ее поверхности.
Когда возникла жизнь, все еще спорят, особенно потому, что некоторые ранние окаменелости могут появиться как естественные каменные формы. Некоторые из самых ранних форм жизни были найдены в Западной Австралии, как было объявлено в исследовании 2018 года; исследователи обнаружили крошечные нити в камнях возрастом 3,4 миллиарда лет, которые могли быть окаменелостями. Другие исследования предполагают, что жизнь зародилась еще раньше. Гематитовые трубки в вулканической породе в Квебеке могли содержать микробы от 3,77 до 4,29 миллиардов лет назад. Исследователи, изучающие скалы на юго-западе Гренландии, также видели конусообразные структуры, которые могли окружать микробные колонии около 3,7 миллиардов лет назад.
Встретить соседей
Стремясь еще больше уточнить возраст Земли, ученые начали смотреть наружу. Материалом, который образовал солнечную систему, было облако пыли и газа, которое окружало молодое солнце. Гравитационные взаимодействия объединили этот материал в планеты и луны примерно в одно и то же время. Изучая другие тела в солнечной системе, ученые могут узнать больше о ранней истории планеты.
Ближайшее к Земле тело, Луна, не испытывает процессов всплытия, которые происходят через ландшафт Земли. Таким образом, камни из ранней лунной истории все еще находятся на поверхности Луны. Образцы, возвращенные из миссий "Аполлон" и "Луна", показали возраст от 4,4 до 4,5 миллиардов лет, что помогло ограничить возраст Земли. Как образовалась луна - вопрос спорный; в то время как доминирующая теория предполагает, что объект размером с Марс врезался в Землю и осколки в конечном итоге объединились в луну, другие теории предполагают, что луна образовалась до Земли. [Связанный: Как Земля Формировалась?]
В дополнение к большим телам Солнечной системы, ученые изучили маленьких скалистых посетителей, которые упали на Землю. Метеориты происходят из разных источников. Некоторые из них выбрасываются с других планет после сильных столкновений, в то время как другие являются остатками ранней солнечной системы, которые никогда не становились достаточно большими, чтобы сформировать связное тело.
Хотя никакие камни не были намеренно возвращены с Марса, существуют образцы в форме метеоритов, которые давно упали на Землю, что позволяет ученым приблизиться к возрасту камней на Красной планете. Некоторые из этих образцов были датированы 4,5 миллиардами лет, подтверждая другие расчеты даты раннего образования планет.
Более 70 метеоритов, которые упали на Землю, рассчитали свой возраст с помощью радиометрических датировок. Самым старым из них от 4,4 до 4,5 миллиардов лет.
Пятьдесят тысяч лет назад из космоса упал камень, образовавший Метеоритный кратер в Аризоне. Осколки этого астероида были собраны с края кратера и названы в честь близлежащего каньона Диабло. Метеорит Canyon Diablo важен, потому что он представляет класс метеоритов с компонентами, которые позволяют более точное датирование.
В 1953 году Клер Камерон Паттерсон, известный геохимик из Калифорнийского технологического института, измерил соотношение изотопов свинца в образцах метеорита, которые жестко ограничивают возраст Земли. Образцы метеорита показывают разброс от 4,53 млрд. До 4,58 млрд. Лет. Ученые интерпретируют этот диапазон как время, которое потребовалось для развития Солнечной системы, постепенное событие, которое происходило в течение примерно 50 миллионов лет.
Используя не только камни на Земле, но и информацию, собранную о системе, которая ее окружает, ученые смогли установить возраст Земли примерно в 4,54 миллиарда лет. Для сравнения, галактике Млечный Путь, в которой находится солнечная система, примерно 13,2 миллиарда лет, а самой Вселенной - 13,8 миллиарда лет.
Дальнейшее чтение:
- Узнайте, где находятся самые старые камни в Соединенных Штатах.
- Узнайте больше о самых старых камнях и минералах в мире, из Американского музея естествознания.
- Подробнее об определении возраста Земли можно узнать из геологической службы США.
Эта статья была обновлена 7 февраля 2019 года участником Space.com Элизабет Хауэлл.
