AKý STARý JE ZEM?

Send

Tento článok pochádza z archívu Space Magazine, ale bol aktualizovaný týmto spiffy videom.

Aká stará je Zem? Vedci si myslia, že Krajina má 4,54 miliardy rokov, Samozrejme to nie je náhoda; Slnko a planéty tvorili spolu z rozptýleného oblaku vodíka pred miliardami rokov.

Na začiatku slnečnej sústavy boli všetky planéty tvorené v slnečnej hmlovine; zvyšky, ktoré zostali z formácie Slnka. Malé častice prachu sa zhromaždili do väčších a väčších objektov - kamienky, kamene, balvany atď. - kým v slnečnej sústave nebolo veľa planét. Tieto planéty sa zrazili a nakoniec sa spojili natoľko, aby sa stali rozmermi Zeme.

V určitom okamihu v ranej histórii Zeme narazila na našu planétu planetoidná veľkosť Marsu. Výsledná zrážka poslala trosky na obežnú dráhu, ktorá sa nakoniec stala Mesiacom.

Ako vedci vedia, že Zem má 4,54 miliardy rokov? Je skutočne ťažké povedať to len z povrchu planéty, pretože dosková tektonika neustále mení svoj povrch. Staršie časti povrchu sa posúvajú pod novšie platne, ktoré sa majú recyklovať v jadre Zeme. Najstaršie horniny, aké kedy boli na Zemi, sú staré 4,0 až 4,2 miliardy rokov.

Vedci predpokladajú, že všetok materiál v slnečnej sústave vznikol súčasne. Spolu sa vytvorili rôzne chemikálie, a najmä rádioaktívne izotopy. Pretože sa rozpadajú veľmi dobre známym tempom, je možné tieto izotopy merať, aby sa určilo, ako dlho tieto prvky existujú. A štúdiom rôznych meteoritov z rôznych miest v slnečnej sústave vedci vedia, že rôzne planéty sa vytvorili v rovnakom čase.

Neúspešné metódy na výpočet veku Zeme
Naša súčasná a presná metóda merania veku Zeme prichádza na konci dlhej série odhadov uskutočnených prostredníctvom histórie. Inteligentní vedci objavili rysy o Zemi a Slnku, ktoré sa časom menia, a potom vypočítali, ako stará je planéta Zem od toho. Bohužiaľ, všetci boli chybní z rôznych dôvodov.

Klesajúca hladina mora - Benoit de Maillet, francúzsky antropológ, ktorý žil v rokoch 1656 - 1738 a hádal (nesprávne), že fosílie vo vysokých nadmorských výškach znamenali, že Zem bola kedysi zakrytá veľkým oceánom. Tento oceán vzal 2 miliardy rokov aby sa odparilo na súčasnú hladinu mora. Vedci to opustili, keď si uvedomili, že hladina mora prirodzene stúpa a klesá.
Chladenie Zeme – William Thompson, neskôr známy ako lord Kelvin, predpokladal, že Zem bola kedysi roztavenou horninou s rovnakou teplotou Slnka a odvtedy chladí. Na základe týchto predpokladov Thompson vypočítal, že Zem niekde medzi nimi trvala 20 a 400 miliónov rokov ochladiť na svoju aktuálnu teplotu. Thompson samozrejme urobil niekoľko nepresných predpokladov, týkajúcich sa teploty Slnka (v jadre je to skutočne 15 miliónov stupňov Kelvina), teploty Zeme (s roztaveným jadrom) a spôsobu, akým je Slnko vyrobené z vodíka a Zeme. vyrobené z kameňa a kovu.
Chladenie Slnka - V roku 1856 sa nemecký fyzik Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz pokúsil vypočítať vek Zeme ochladením Slnka. Vypočítal, že by slnko vzalo 22 miliónov rokov kondenzovať na svoj aktuálny priemer a teplotu z rozptýleného oblaku plynu a prachu. Aj keď to bolo nepresné, Helmholtz správne zistil, že zdroj slnečného tepla bol poháňaný gravitačným kontrakciou.
Erózia hornín - Charles Darwin vo svojej knihe Pôvod druhov prostriedkami prirodzeného výberu navrhol, aby erózia ložísk kriedy umožnila výpočet minimálneho veku planéty. Darwin odhaduje, že kriedová formácia v anglickom regióne Weald by mohla vziať 300 miliónov rokov do aktuálnej podoby.

Obežná dráha Mesiaca - George Darwin, syn Charlesa Darwina, uhádol, že Mesiac mohol byť vytvorený zo Zeme a presunul sa na svoje súčasné miesto. Štiepna teória navrhuje, že rýchla rotácia Zeme spôsobila, že sa časť planéty rozpadla do vesmíru. Darwin spočítal, že to trvalo aspoň mesiac 56 miliónov rokov dosiahnuť svoju aktuálnu vzdialenosť od Zeme. Teraz vieme, že Mesiac sa pravdepodobne vytvoril, keď sa pred miliardami rokov na Zemi rozbil objekt veľkosti Marsu.
Slanosť oceánu - V roku 1715 slávny astronóm Edmund Halley navrhol, aby sa na odhad veku planéty mohla použiť slanosť oceánov. Halley pozoroval, že oceány a jazerá napájané prúdmi neustále prijímajú viac soli, ktoré sa potom pri odparovaní vody prilepili. V priebehu času by voda bola slanejšia a slanejšia, čo by umožnilo odhadnúť, ako dlho tento proces trvá. Rôzni geológovia použili túto metódu na odhad, že Zem je medzi Vo veku 80 až 150 miliónov rokov, Táto metóda bola chybná, pretože vedci si neuvedomili, že geologické procesy extrahujú aj soľ z vody.

Rádiometrické zoznamovanie poskytuje presnú metódu spoznávania veku Zeme
V roku 1896 francúzsky chemik A. Henri Becquerel objavil rádioaktivitu, proces, pri ktorom sa materiály rozkladajú na iné materiály a uvoľňujú energiu. Geológovia si uvedomili, že vnútro Zeme obsahovalo veľké množstvo rádioaktívneho materiálu, a to by odhadzovalo ich výpočty pre vek Zeme. Aj keď tento objav odhalil nedostatky v predchádzajúcich metódach výpočtu veku Zeme, poskytol novú metódu: rádiometrické randenie.

Geológovia zistili, že rádioaktívne materiály sa rozpadajú na ďalšie prvky veľmi predvídateľnou rýchlosťou. Niektoré materiály sa rýchlo rozpadajú, zatiaľ čo iné môžu trvať milióny alebo dokonca miliardy rokov, kým sa úplne rozpadnú. Ernest Rutherford a Frederick Soddy, ktorí pracujú na McGill University, určili, že polovica akéhokoľvek izotopu rádioaktívneho prvku sa stanovenou rýchlosťou rozpadne na iný izotop. Napríklad, ak máte stanovené množstvo Thória 232, polovica z toho sa rozpadne v priebehu miliardy rokov a potom polovica z tohto množstva sa rozpadne v priebehu ďalších miliárd rokov. Toto je zdroj pojmu „polčas života“.

Meraním polčasov rádioaktívnych izotopov mohli geológovia zostaviť merací rebrík, ktorý im umožnil presne vypočítať vek geologických formácií vrátane Zeme. Rozklad uránu použili na rôzne izotopy olova. Meraním množstva troch rôznych izotopov olova (Pb-206, Pb-207 a Pb-208 alebo Pb-204) môžu geológovia vypočítať, koľko bol pôvodne urán vo vzorke materiálu.

Ak je slnečná sústava vytvorená zo spoločnej skupiny látok s rovnomerne rozloženými izotopmi Pb, potom by všetky objekty z tejto skupiny látok mali vykazovať podobné množstvá izotopov. V priebehu času sa bude meniť aj množstvo Pb-206 a Pb-207, pretože tieto izotopy sú koncovými produktmi rozkladu uránu. Tým sa mení množstvo olova a uránu. Čím vyšší je pomer uránu a olova v hornine, tým viac sa hodnoty Pb-206 / Pb-204 a Pb-207 / Pb-204 menia s časom. Teraz, za predpokladu, že zdroj slnečnej sústavy bol rovnomerne rozložený aj s izotopmi uránu, potom môžete nakresliť dátovú čiaru znázorňujúcu sprisahanie uránu a zo sklonu čiary množstvo času, ktoré uplynulo odvtedy skupina látok, ktorá sa rozdelila na jednotlivé objekty, sa dá vypočítať.

Bertram Boltwood použil túto metódu datovania na 26 rôznych vzoriek hornín a zistil, že medzi nimi vznikli Vo veku 92 a 570 miliónov rokov, a ďalšie vylepšenia tejto techniky spôsobili vek medzi 250 miliónov až 1,3 miliardy rokov.

Geológovia začali skúmať Zem a hľadali najstaršie skalné útvary na planéte. Najstaršia povrchová hornina sa nachádza v Kanade, Austrálii a Afrike 2,5 až 3,8 miliardy rokov, Najstaršia hornina bola objavená v Kanade v roku 1999 a odhaduje sa, že má niečo vyše 4 miliardy rokov.

Týmto sa stanovil minimálny vek Zeme, ale vďaka geologickým procesom, ako je zvetrávanie a tektonika dosiek, by to mohlo byť ešte staršie.

Meteority ako konečná odpoveď na vek Zeme
Problém s meraním veku hornín na Zemi spočíva v tom, že planéta sa neustále mení. Dosková tektonika neustále recykluje časti Zeme, mieša ju a navždy skrýva najstaršie oblasti planéty. Ale za predpokladu, že všetko, čo sa tvorí v slnečnej sústave súčasne, meteority vo vesmíre neboli ovplyvnené poveternostnými a doskovými tektonikami na Zemi.

Geológovia použili tieto nedotknuté objekty, ako je meteorit Canyon Diablo (fragmenty asteroidu, ktoré dopadli na kráter Barringer), ako spôsob, ako sa dostať do skutočného veku slnečnej sústavy, a teda do Zeme. Použitím rádiometrického datovacieho systému na týchto meteoritoch dokázali geológovia určiť, že Zem je 4,54 miliardy rokov s toleranciou chyby okolo 1%.

zdroj:
Pochopenie vedy - lord Kelvin
USGS Vek Zeme
Zlyhané vedecké hodiny lorda Kelvina
Úloha rádioaktívneho rozkladu
Astronomy Cast Episode 51: Earth
Najstaršie nájdené skalné útvary