Изображение на „Синия мрамор“ на Земята, взето от инструмента VIIRS на борда на спътника за наблюдение на Земята на НАСА - АЕЦ „Суоми“ - на 4 януари 2012 г.
(Изображение: © НАСА / NOAA / GSFC / АЕЦ Суоми / VIIRS / Норман Кюринг)
Планетата Земя няма сертификат за раждане, който да записва нейното формиране, което означава, че учените прекарали стотици години в борба за определяне на възрастта на планетата. И така, на колко години е Земята?
Датирайки скалите във вечно променящата се земна кора, както и скалите в съседите на Земята, като например Луната и посещаващи метеорити, учените са изчислили, че Земята е на 4,54 милиарда години с диапазон на грешки 50 милиона години.
На колко години са вашите скали?
Учените направиха няколко опита да датират планетата през последните 400 години. Те са се опитали да предскажат възрастта въз основа на променящите се нива на морето, времето, необходимо на Земята или Слънцето да се охладят до сегашните температури и солеността на океана. С напредването на технологията за запознанства тези методи се оказаха ненадеждни; например, покачването и падането на океана беше показано като постоянно променящ се процес, а не постепенно намаляващ.
И в друго усилие да изчислят възрастта на планетата, учените се обърнаха към скалите, които покриват повърхността му. Но тъй като тектониката на плочите постоянно се променя и обновява кора, първите скали отдавна са рециклирани, стопени и реформирани в нови оголвания.
Учените също трябва да се борят с проблем, наречен Голяма несъответствие, където изглежда, че липсват утаечни слоеве скала (в Гранд Каньон, например, има 1,2 милиарда години скала, които не могат да бъдат намерени). Има много обяснения за тази несъответствие; в началото на 2019 г. едно проучване предполага, че глобална ледникова епоха кара ледници да се смилат в скалата, причинявайки тя да се разпадне. След това тектониката на плочите хвърли натрошената скала обратно във вътрешността на Земята, премахвайки старите доказателства и я превърна в нова скала.
В началото на 20 век учените усъвършенстват процеса на радиометрично датиране. По-ранните изследвания показват, че изотопите на някои радиоактивни елементи се разпадат в други елементи с предвидима скорост. Изследвайки съществуващите елементи, учените могат да изчислят първоначалното количество на радиоактивен елемент и по този начин колко време отнема разпадането им, което им позволява да определят възрастта на скалата.
Най-старите скали на Земята, открити до момента, са гнайсът Акаста в северозападната част на Канада близо до Голямото робско езеро, които са на възраст 4.03 милиарда години. Но скали, по-стари от 3,5 милиарда години, могат да бъдат намерени на всички континенти. Гренландия може да се похвали с надкорусталните скали Isua (3,7 до 3,8 милиарда години), докато скалите в Свазиленд са от 3,4 милиарда до 3,5 милиарда години. Пробите в Западна Австралия са на възраст от 3,4 милиарда до 3,6 милиарда години.
Изследователски групи в Австралия откриха най-старите минерални зърна на Земята. Тези миниатюрни силикатни кристали на цирконий имат възраст, достигаща 4,3 милиарда години, което ги прави най-старите материали, открити на Земята досега. Техните източни скали все още не са намерени.
Скалите и цирконите поставят по-ниска граница за възрастта на Земята от 4,3 милиарда години, защото самата планета трябва да е по-стара от всичко, което лежи на нейната повърхност.
Когато животът възникна, все още се обсъжда, особено защото някои ранни вкаменелости могат да се появят като естествени скални форми. Някои от най-ранните форми на живот са открити в Западна Австралия, както беше обявено в проучване за 2018 г .; изследователите откриха миниатюрни нишки в скали на възраст 3,4 милиарда години, които могат да бъдат вкаменелости. Други изследвания предполагат, че животът е възникнал още по-рано. Хематитовите тръби във вулканична скала в Квебек можеха да включват микроби между 3,77 и 4,29 милиарда години. Изследователи, разглеждащи скали в югозападен Гренландия, също видяха конусоподобни структури, които биха могли да заобиколят микробни колонии преди около 3,7 милиарда години.
Запознайте се със съседите
В стремежа си да усъвършенстват епохата на Земята, учените започнаха да гледат навън. Материалът, който образуваше слънчевата система, беше облак от прах и газ, който заобикаляше младото слънце. Гравитационните взаимодействия сляха този материал в планетите и луните приблизително по едно и също време. Изучавайки други тела в Слънчевата система, учените успяват да научат повече за ранната история на планетата.
Най-близкото до Земята тяло, Луната, не изживява процесите, които се появяват в целия ландшафт на Земята. Като такива, скалите от ранната лунна история все още седят на повърхността на Луната. Пробите, върнати от мисиите Аполон и Луна, разкриха възрасти между 4,4 милиарда и 4,5 милиарда години, помагайки да се ограничи възрастта на Земята. Как се образува луната е въпрос на дебат; докато доминиращата теория предполага, че обект с размер на Марс се е разбил на Земята и фрагментите в крайна сметка са слели в Луната, други теории предполагат, че Луната се е образувала преди Земята. [Свързано: Как е формирана Земята?]
В допълнение към големите тела на Слънчевата система, учените са изследвали по-малки скални посетители, които са паднали на Земята. Метеоритите извират от най-различни източници. Някои са изхвърлени от други планети след жестоки сблъсъци, докато други са останки от ранната Слънчева система, които никога не са станали достатъчно големи, за да образуват сплотено тяло.
Въпреки, че от Марс умишлено не са върнати скали, проби съществуват под формата на метеорити, паднали на Земята отдавна, което позволява на учените да направят приблизителни данни за възрастта на скалите на Червената планета. Някои от тези образци са датирани на 4,5 милиарда години, като подкрепят други изчисления за датата на ранното формиране на планетата.
Повече от 70 паднали на Земята метеорити са изчислили възрастта си чрез радиометрични датировки. Най-старите от тях са на възраст между 4,4 милиарда и 4,5 милиарда години.
Преди петдесет хиляди години скала хвърли от космоса, за да образува Метеор кратер в Аризона. Части от този астероид са събрани от джантата на кратера и са наречени за близкия Canyon Diablo. Метеоритът на Canyon Diablo е важен, защото представлява клас метеорити с компоненти, които позволяват по-прецизно датиране.
През 1953 г. Клер Камерън Патерсън, известен геохимик от Калифорнийския технологичен институт, измерва съотношенията на оловни изотопи в проби от метеорита, които поставят тесни ограничения за възрастта на Земята. Пробите от метеорита показват разпространение от 4,53 милиарда до 4,58 милиарда години. Учените интерпретират този диапазон като времето, необходимо за развитието на Слънчевата система, постепенно събитие, което се проведе в продължение на приблизително 50 милиона години.
Използвайки не само скалите на Земята, но и информацията, събрана за системата, която я заобикаля, учените успяха да поставят възрастта на Земята на приблизително 4,54 милиарда години. За сравнение галактиката Млечен път, която съдържа Слънчевата система, е на около 13,2 милиарда години, докато самата Вселена е датирана на 13,8 милиарда години.
Допълнителна информация:
- Разберете къде се намират най-старите скали в Съединените щати.
- Научете повече за най-старите скали и минерали в света, от Американския музей по естествена история.
- Прочетете повече за определянето на възрастта на Земята от американския геологичен преглед.
Тази статия е актуализирана на 7 февруари 2019 г. от автора на Space.com Елизабет Хоуъл.
