Skąd wiadomo, ile lat ma Ziemia?
Skąd właściwie wiemy, że Ziemia ma około cztery i pół miliarda lat, skoro nikt nie był tu na początku i nie zachowała się żadna tabliczka z datą produkcji? To nie jest zgadywanie ani umowa między naukowcami. Wiek Ziemi wynika z pomiarów, które da się sprawdzić, powtórzyć i porównać różnymi metodami.
Najważniejsza z nich opiera się na zegarach ukrytych w atomach. Chodzi o datowanie radiometryczne. To właśnie ono pozwala odpowiedzieć na pytanie, ile lat ma Ziemia, z niezwykłą dokładnością.
Datowanie radiometryczne, czyli zegar zapisany w materii
Niektóre pierwiastki są niestabilne i samorzutnie rozpadają się na inne w stałym tempie. Uran zmienia się z czasem w ołów, potas w argon, rubid w stront. Każdy taki rozpad ma własny rytm, opisany przez czas połowicznego zaniku.
Dla uranu dwie najważniejsze odmiany mają czasy liczone w miliardach lat, więc świetnie nadają się do mierzenia bardzo starych skał. Jeśli w minerale da się zmierzyć, ile zostało pierwiastka macierzystego i ile powstało produktu rozpadu, można obliczyć, kiedy ten mineralny zegar został uruchomiony.
Kiedy startuje taki zegar?
Kluczowe jest właśnie to, kiedy zegar startuje. W wielu minerałach dzieje się to podczas krystalizacji z magmy. Od tego momentu atomy rozpadają się już według praw fizyki. Nie da się ich przyspieszyć ani spowolnić zwykłymi warunkami geologicznymi.
Temperatura, ciśnienie czy reakcje chemiczne mogą czasem zaburzyć układ, ale geolodzy dobrze wiedzą, których minerałów i których metod używać, żeby takie problemy wykryć. Dzięki temu datowanie skał jest jedną z najbardziej wiarygodnych metod w geologii.
Dlaczego nie wystarczy zbadać najstarszych skał na Ziemi?
Jest tylko jeden kłopot. Najstarsza skorupa Ziemi prawie całkowicie zniknęła. Nasza planeta jest geologicznie aktywna. Płyty tektoniczne stale niszczą dawne skały, przetapiają je i tworzą nowe.
Dlatego nie znajdujemy na Ziemi wielu fragmentów z samego początku jej historii. Najstarsze znane minerały ziemskie to maleńkie kryształy cyrkonu z Australii. Mają około czterech miliardów trzystu siedemdziesięciu milionów lat. To imponujące, ale wciąż nie daje dokładnego wieku całej planety.
Meteoryty jako klucz do wieku Ziemi
Żeby ustalić wiek Ziemi, naukowcy spojrzeli szerzej, na cały Układ Słoneczny. I tu pojawia się bardzo mocny argument. Ziemia, Księżyc, planetoidy i meteoryty powstały z tego samego obłoku materii mniej więcej w tym samym czasie.
Jeśli znajdziemy obiekt, który zachował się od początku i nie był tak intensywnie przetwarzany jak Ziemia, dostaniemy świetny punkt odniesienia. Takimi obiektami są niektóre meteoryty, zwłaszcza chondryty. To bardzo stare, prymitywne fragmenty materii z początków Układu Słonecznego.
Co pokazują pomiary meteorytów?
Gdy datuje się je metodami uran ołów, wyniki skupiają się wokół czterech miliardów pięciuset sześćdziesięciu milionów lat. Jeden z klasycznych pomiarów wykonał w tysiąc dziewięćset pięćdziesiątym szóstym roku Clair Patterson. Badał izotopy ołowiu w meteorytach i otrzymał wiek około cztery miliardy pięćset pięćdziesiąt milionów lat.
Późniejsze, dokładniejsze analizy dały wartość około cztery miliardy pięćset czterdzieści milionów lat, z niepewnością rzędu kilkudziesięciu milionów lat. W skali ludzkiej to ogromny margines. W skali wieku planety bardzo mały.
Księżyc potwierdza wynik
Co ciekawe, podobne liczby wychodzą także z datowania najstarszych skał księżycowych przywiezionych przez misje Apollo. Księżyc uformował się bardzo wcześnie po narodzinach Ziemi, najpewniej po gigantycznym zderzeniu młodej Ziemi z obiektem wielkości Marsa.
Dlatego jego wiek daje dodatkowe potwierdzenie. Wiek Ziemi nie opiera się więc na jednym pomiarze, lecz na całym zestawie niezależnych danych.
Jak naukowcy ustalili wiek Ziemi?
Odpowiedź brzmi: nie odczytaliśmy wieku Ziemi z jednej skały. Złożyliśmy go z wielu niezależnych śladów. Z rozpadów promieniotwórczych, z najstarszych minerałów na Ziemi, z meteorytów i z próbek księżycowych.
Wszystkie prowadzą do tej samej historii. Nasza planeta ma około cztery i pół miliarda lat. Najczęściej podaje się wartość około 4,54 miliarda lat, bo właśnie do takiego wyniku prowadzą najlepiej potwierdzone metody datowania.
Dlaczego ta odpowiedź jest tak niezwykła?
Każdy kamień, który dziś mijasz, należy do świata tak starego, że ludzka historia nie jest nawet ostatnią sekundą tego kosmicznego kalendarza. To właśnie czyni pytanie o to, ile lat ma Ziemia, tak fascynującym.
Nie chodzi tylko o liczbę. Chodzi o historię zapisaną w atomach, minerałach i meteorach. A ta historia mówi jasno: Ziemia ma około 4,5 miliarda lat.
Materiał wideo
Zobacz materiał wideo:
