Откуда мы знаем сколько действительно лет нашей планете?

На протяжении тысячелетий люди предполагали, что Земля была примерно такой же старой, как человечество. В римские времена теоретики думали, что Земля появилась во времена Троянской войны - самого раннего события в их истории. "Рожденные" в Библии были еще одним источником оценок: в XVII веке архиепископ Ирландии Джеймс Ашер восстановил генеалогию библейских фигур и заявил, что Земля была создана в 18:00 26 октября 4004 года до нашей эры.

Эти методологии датирования не соответствовали современной науке, так как в конечном итоге стало ясно, что рождение нашей планеты намного предшествует происхождению человечества. Ученые теперь знают, что Земле на самом деле 4,54 миллиарда лет, возраст, построенный на многих линиях доказательств из геологической летописи.
Современная попытка понять возраст планеты началась с Николаса Стено, датского анатома и геолога, который одним из первых осознал, что окаменелости являются останками живых существ. Он предположил, что геологи могут узнать об истории Земли, просеивая слои горных пород, которые были заложены в течение тысячелетий, и обеспечить обратную хронологию нашей планеты.

Столетие спустя Уильям Смит понял, что слои горных пород в отдельных местах пришли из древнего периода времени. Он создал каталог слоев и утверждал, что каждый из них представляет собой определенное время в истории Земли — принцип, известный как ископаемая преемственность.
Накапливающиеся свидетельства указывают на необычную новую идею: история Земли уходит корнями гораздо дальше, чем человечество. В 1788 году шотландский геолог Джеймс Хаттон опубликовал свою "Теорию Земли“, которая познакомила мир с идеей "геологического времени". Последствия трактата были революционными: "Земля не только не молода, но и не статична", - сказал Хаттон. Те же геологические силы, которые действуют сегодня, такие как осаждение, эрозия и поднятие, формировали землю веками, “без остатка начала, без перспективы конца.”

Наука предоставила новый способ мышления об истории Земли, она сделала далекое прошлое познаваемым. Вместо того, чтобы предполагать, что планета была продуктом прошлых катастроф, таких как массовое глобальное наводнение, ученые смогли объяснить древнюю историю горных пород явлениями, которые существуют сегодня.
Это породило несколько серьезных, но не совсем успешных попыток определить возраст Земли на основе текущих природных процессов. Кто-то подсчитал, сколько времени потребуется рекам, чтобы доставить в океан достаточное количество растворенных минералов, чтобы придать ему его текущую соленость (получилось от 90 до 100 миллионов лет). Другие исследователи рассмотрели средние темпы осадконакопления и пришли к выводу, что потребуется от 3 миллионов до 1,6 миллиарда лет, чтобы слой породы достиг своей нынешней толщины.
Но большой прорыв пришел с изобретением радиометрического датирования . Вскоре после того, как радиоактивность была обнаружена, в 1896 году, ученые поняли, что они могут выяснить, сколько лет горной породе, измеряя, какая часть урана в ней распалась на свинец.

Вот как это работает: ядра радиоактивных элементов распадаются или спонтанно разрушаются - с прогнозируемыми скоростями. Например, половина данного количества урана распадается в свинец от 710 млн до 4,47 млрд лет, в зависимости от используемого изотопа (это число называется “период полураспада"). Этот уран, который был создан во время взрыва сверхновой, которая умерла задолго до того, как наша солнечная система начала существовать, задерживается в ничтожных количествах внутри Земли. Когда в недрах планеты образуется горная порода, в ней оказываются атомы урана. Эти атомы будут распадаться по мере старения породы и измеряя соотношение радиоактивных изотопов внутри породы, ученые могут выяснить, как долго она существует.
В 1913 году геолог Артур Холмс опубликовал "Возраст Земли", первое крупное исследование современности с использованием радиометрического датирования. "Возможно, немного неловко спрашивать нашу мать-землю о ее возрасте", — писал он в своем вступительном слове, а затем раскрыл, что ей было примерно 1,6 миллиарда лет.
Когда Холмс представил результаты на заседании геологического общества Лондона два года спустя, он был "жестко атакован" критиками. "Я чувствовал себя раздраженным меньшинством", - вспоминал он позже. Но время докажет, что он прав. К 1940 - м годам геологическое сообщество в основном приняло его пересмотренную оценку около 4,5 миллиардов лет - число близко к тому, которое мы используем сегодня.
Современные геологи датируют при помощи минералов называемых цирконами, крошечными кристаллами, которые образуются при вулканических извержениях и которые достаточно "выносливы", чтобы выжить в течение миллиардов лет. Цирконы состоят из кремнезема, кислорода и циркония, но изредка загрязнены ураном по мере того как они формируются. Из-за структуры кристаллов цирконы никогда не включают свинец, когда они образуются внутри Земли. Это делает их почти идеальными часами.
Для этого ученые используют метод масс-спектрометрии. Проще говоря, они возбуждают атомы циркона или других материалов, а затем подвергают заряженные частицы воздействию магнитного поля. Это позволяет исследователям сортировать атомы по массе и заряду, чтобы они могли обнаружить сигнатуры определенных изотопов.
Но даже самые старые цирконы не так стары, как сама Земля. Все в нашем мире со временем разрушается или попадает обратно в кору. Чтобы получить действительно точную дату происхождения нашей планеты, ученые должны были заглянуть за ее пределы.
Метеориты предложили именно то, что им нужно. Астероиды и метеориты являются одними из самых примитивных объектов в Солнечной системе. Они были сформированы в то же время, что и наша планета и все остальное в нашей Солнечной системе, но они не были изменены тектоническими процессами, которые формируют Землю, поэтому они похожи на капсулы времени.

Наша первая действительно достоверная оценка возраста планеты была получена с помощью радиометрического анализа метеорита из Каньона Диабло, гигантской железной скалы, которая пронеслась через атмосферу Земли из космоса 50 000 лет назад и была найдена американскими учеными в 1891 году. Исследователи использовали ураново-свинцовые методы, чтобы датировать метеорит 4,54 миллиардами лет, плюс-минус около 70 миллионов - это точнейший возраст для нашей планеты на сегодняшний день.
Но ученые будут продолжать пытаться уменьшить эту степень неопределенности в своей оценке, анализируя каждый древний образец земной породы, метеорита и Солнечной системы, который они могут получить в свои руки. Ведь точный возраст для Земли зависит не от датирования отдельных пород, а от рассмотрения Земли и метеоритов как части одной и той же развивающейся системы.
Ссылка на мой канал Яндекс. Дзен: https://zen.yandex.ru/profile/editor/id/5aa0013f256d5c0a07856879