"Откъде знаете, че Земята се е образувала преди 4,6 милиарда години? Това изглежда много конкретно число, в което трябва да сте уверени! Това е много различно в сравнение с думите „приблизително 5 милиарда години“.
Задавали ли са ви този въпрос?
Всъщност това е въпрос, който е занимавал хората от векове – на колко години е Земята?
Още през 1642 г. Джон Лайтфут, английски духовник, изчислил това, което смятал за точната дата на създаването на Вселената: 17 септември 3928 г. пр.н.е. Той стигна до това заключение, като брои назад през епичните родословия, записани в Библията .
Според науката обаче Земята е много по-стара. Всъщност обикаля около Слънцето вече 4,543 милиарда години, често закръгляно до 4,5 милиарда.
Сега може да изглежда много конкретно число, но тази възраст всъщност има граница на грешка от около 50 милиона години във всяка посока – не малко години, но всъщност доста нищожно в космическите мащаби на времето.
И така, как учените могат да надникнат в далечното минало, за да разберат на колко години е нашата планета? И как така са конкретизирали числото?
Можем да се доверим на все по-сложни техники за датиране като радиометричното датиране. Радиометричното датиране установява възрастта на материала въз основа на наличието на радиоактивен изотоп в него. Радиоактивните изотопи са изотопи, които се разпадат с течение на времето, а радиоактивният разпад е процесът, чрез който нестабилно атомно ядро бавно извлича енергия през този период от време.
Основната логика зад него е, че ако се сравни присъствието на радиоактивен изотоп в обект или материал, за който е известно съдържанието му, или с наличието на стабилен изотоп, до който е известно, че се разпада, може да се разбере колко дълго е съществувал този материал. Това работи за изотопи на калий, уран, въглерод и няколко други елемента, въпреки че вероятно сте чували най-много за въглеродното датиране.
Въглеродното датиране обаче може да датира само материал, който някога е принадлежал на живо същество, като животно или растение, което приема въглерод като част от своя жизнен цикъл.
В геологията учените използват радиоактивни изотопи с много по-дълъг полуразпад от въглерода (периодът на полуразпад е продължителността на времето, необходимо за разпадането на половината от изотопи в пробата). Такива са калий-40 (с период на полуразпад от 1,248 милиарда години), уран-238 (с период на полуразпад от 4,468 милиарда години) и рубидий-87 (с период на полуразпад от 47 милиарда години).
Най-старите скали на нашата планета и в нашия космически квартал са се втвърдили от нажежени до червено материали. Тези скали имат малки количества уран-238. Знаем, че когато една скала се втвърди, изотопите в нея се затварят и започват да се разпадат. Познавайки периода на полуразпад на уран-238 и измервайки неговото количество спрямо оловото, стабилния изотоп, до който се разпада, можем да преценим колко време е изминало от образуването на тази скала. Например, ако периодът на полуразпад на U-238 е 4,47 милиарда години и една скална проба има съотношение 50:50 на U-238 към олово вътре, можем да кажем, че скалата е на 4,47 милиарда години.
Въоръжени с този инструментариум, учените десетилетия търсят най-старите скали на Земята. Такива са кристалите циркон в Джак Хилс в Западна Австралия, които са се образували преди 4,4 милиарда години, не много след образуването на самата Земя, и остават най-старите известни материали на Земята.
Това е фалшиво оцветено микроскопско изображение на циркон на 4.4 милиарда години от Джак Хилс в Западна Австралия. Кредит: John Valley
Тъй като цирконите са изключително устойчиви на химически промени, те са се превърнали в златен стандарт за определяне на възрастта на древните скали.
Проучване от 2014 г., публикувано в списание Nature Geoscience, показва, че цирконовите кристали от региона Джак Хилс в Западна Австралия са кристализирали преди 4,4 милиарда години, когато планетата е била само на 160 милиона години. Това подкрепя теорията за „хладната ранна Земя“, където температурите са били достатъчно ниски, за да има течна вода, океани и хидросферата не след дълго, след като кората на планетата се е втвърдила от морето от разтопени скали.
Но има проблем: ние знаем, че скалите непрекъснато се рециклират, образуват се, преобразуват се и се унищожават в геоложки времеви мащаби, благодарение на вулканите и ерозията на нашата динамична планета, покрита с атмосфера. И така, как можем да сме сигурни, че най-старите скали наистина са най-старите? Как да разберем, дали някоя още по-стара скала не е стрита на прах или е потънала под някой континент?
Е, за да заобиколят този проблем, учените са датирали и парчета космически скали – по-специално метеорити и лунни камъни – за които се смята, че са се образували от същия акреационен диск, от който се е родила нашата собствена планета, по едно и също време. Резултатите са поразително еднакви - тези космически парчета са датирани около 4,5 милиарда години.
Така че можем да датираме Земята с такава степен на точност, защото имаме множество доказателства, сочещи към един и същ прозорец от време.
Източник: How do scientists know how old the Earth is?, Cosmos Magazine
