Podoba Zemlje iz modrega marmorja, posneta z instrumentom VIIRS, ki je bil 4. januarja 2012 na Nasinem opazovalcu Zemlje - NEOM Suomi.
(Slika: © NASA / NOAA / GSFC / Suomi NEP / VIIRS / Norman Kuring)
Planet Zemlja nima rojstnega lista, s katerim bi lahko zabeležil nastanek, kar pomeni, da so se znanstveniki stotine let borili za določitev starosti planeta. Torej, koliko je stara zemlja?
Znanstveniki so izračunali, da so Zemlje stare 4,54 milijarde let z razponom napak 50 milijonov let, ko so se seznanile s skalami v Zemlji, ki se spreminjajo vedno v skorji, in kamnin v Zemljinih sosedih, kot sta luna in obiskujejo meteorite.
Koliko starih kamnin?
Znanstveniki so v zadnjih 400 letih naredili več poskusov datiranja planeta. Skušali so napovedati starost na podlagi spreminjanja morske gladine, časa, ki je trajal, da se je Zemlja ali sonce ohladilo do sedanjih temperatur in slanosti oceana. Ko je tehnologija za zmenke napredovala, so se te metode izkazale za nezanesljive; na primer, pokazalo se je, da sta vzpon in padec oceana vedno spreminjajoč se proces, ne pa postopno upadajoč.
In v drugem prizadevanju za izračun starosti planeta so se znanstveniki obrnili na skale, ki pokrivajo njegovo površino. Ker pa se tektonika plošč nenehno spreminja in obnavlja skorjo, so prve kamnine že zdavnaj reciklirane, stopljene in preoblikovane v nove obrobje.
Znanstveniki se morajo boriti tudi z vprašanjem, ki se imenuje Velika neskladnost, kjer se zdi, da manjkajo sedimentne plasti kamna (na primer v Grand Canyonu, 1,2 milijarde let skale, ki je ni mogoče najti). Za to neskladnost obstaja več razlag; v začetku leta 2019 je ena študija pokazala, da je svetovna ledena doba povzročila, da so se ledeniki zgrmeli v skalo, kar je povzročilo razpad. Tektonika plošče je nato drobljeno skalo vrgla nazaj v notranjost Zemlje, odstranila stare dokaze in jo spremenila v novo skalo.
V začetku 20. stoletja so znanstveniki izpopolnili postopek radiometričnega datiranja. Zgodnje raziskave so pokazale, da izotopi nekaterih radioaktivnih elementov razpadejo na druge elemente s predvidljivo hitrostjo. Znanstveniki lahko s preučevanjem obstoječih elementov izračunajo začetno količino radioaktivnega elementa in s tem, koliko časa je trajalo, da se elementi razpadajo, kar jim omogoča, da določijo starost skale.
Najstarejše kamnine na Zemlji, ki so jih našli doslej, je Acasta Gneiss na severozahodu Kanade v bližini jezera Great Slave, ki so stari 4,03 milijarde let. Toda skale, starejše od 3,5 milijarde let, je mogoče najti na vseh celinah. Grenlandija se ponaša s suprusrustalnimi skalami Isua (stare 3,7 do 3,8 milijarde let), v Svazilandu pa od 3,4 do 3,5 milijarde let. Vzorci v zahodni Avstraliji so stari od 3,4 do 3,6 milijard let.
Raziskovalne skupine v Avstraliji so našle najstarejša mineralna zrna na Zemlji. Ti drobni cirkonijevi silikatni kristali so stari 4,3 milijarde let, zaradi česar so bili najstarejši materiali, najdeni na Zemlji doslej. Njihove izvorne kamnine še niso našli.
Kamnine in cirkoni postavljajo spodnjo mejo starosti Zemlje 4,3 milijarde let, saj mora biti sam planet starejši od vsega, kar leži na njegovi površini.
Ko je življenje nastalo, je še vedno v razpravi, zlasti zato, ker se nekateri zgodnji fosili lahko pojavijo kot naravne oblike kamnin. Nekatere najzgodnejše oblike življenja so bile najdene v Zahodni Avstraliji, kot je bilo napovedano v študiji leta 2018; raziskovalci so v 3,4 milijarde let starih kamninah našli drobne nitke, ki so lahko fosili. Druge študije kažejo, da je življenje nastalo še prej. Hematitne cevi v vulkanski kamnini v Quebecu bi lahko vključevale mikrobe med 3.77 in 4.29 milijardami let. Raziskovalci, ki so gledali skale na jugozahodni Grenlandiji, so videli tudi stožčaste strukture, ki bi lahko obkrožile mikrobiološke kolonije pred približno 3,7 milijarde let.
Spoznajte sosede
V prizadevanju za izboljšanje starosti Zemlje so znanstveniki začeli gledati navzven. Material, ki je tvoril osončje, je bil oblak prahu in plina, ki je obdajal mlado sonce. Gravitacijske interakcije so ta material približno v istem času združile v planete in lune. Znanstveniki lahko s preučevanjem drugih teles sončnega sistema izvedejo več o zgodnji zgodovini planeta.
Luna na najbližjem telesu, Luna, ne doživi procesov vstajanja, ki se pojavljajo po Zemljini pokrajini. Kot take, skale iz zgodnje lunarne zgodovine še vedno sedijo na površini lune. Vzorci, ki so se vrnili iz misij Apollo in Luna, so odkrili starost med 4,4 milijarde in 4,5 milijarde let, kar je pomagalo omejiti starost Zemlje. Kako je nastala luna, je stvar razprave; medtem ko prevladujoča teorija kaže, da se je objekt velikosti Marsa zrušil na Zemljo in so se delci sčasoma združili v Luno, druge teorije pa kažejo, da je luna nastala pred Zemljo. [Povezano: Kako je nastala Zemlja?]
Poleg velikih teles osončja so znanstveniki preučevali manjše kamnite obiskovalce, ki so padli na Zemljo. Meteoriti izvirajo iz različnih virov. Nekateri so po silovitih trkih odstranjeni z drugih planetov, drugi pa ostanki iz zgodnjega sončnega sistema, ki nikoli niso postali dovolj veliki, da bi tvorili kohezivno telo.
Čeprav z Marsa namerno niso vrnili nobene kamnine, obstajajo vzorci v obliki meteoritov, ki so že zdavnaj padli na Zemljo, kar je znanstvenikom omogočilo približek o starosti kamnin na Rdečem planetu. Nekateri od teh vzorcev so stari 4,5 milijarde let, kar potrjuje druge izračune o datumu zgodnje planetarne tvorbe.
Več kot 70 meteoritov, ki so padli na Zemljo, so starost izračunali z radiometričnimi datumi. Najstarejši med njimi so stari med 4,4 milijarde in 4,5 milijarde let.
Pred petdeset tisoč leti je v vesolju v Arizoni vzletela skala, ki je oblikovala krater Meteor. Koščki tega asteroida so bili zbrani z roba kraterja in imenovani po bližnjem Canyon Diablo. Meteorit Canyon Diablo je pomemben, saj predstavlja razred meteoritov s komponentami, ki omogočajo natančnejše datiranje.
Leta 1953 je Clair Cameron Patterson, priznani geokemik s kalifornijskega tehnološkega inštituta, izmeril razmerja svinčenih izotopov v vzorcih meteorita, ki postavljajo stroge omejitve na starost Zemlje. Vzorci meteorita kažejo širitev s 4,53 milijarde na 4,58 milijarde let. Znanstveniki to območje razlagajo kot čas, ki je trajal, da se je sončni sistem razvil, postopni dogodek, ki se je zgodil v približno 50 milijonih let.
Z uporabo ne le skal na Zemlji, temveč tudi informacij, zbranih o sistemu, ki ga obdaja, so znanstveniki lahko postavili starost Zemlje na približno 4,54 milijarde let. Za primerjavo: galaksija Mlečna pot, ki vsebuje osončje, je stara približno 13,2 milijarde let, medtem ko je bilo vesolje datirano v 13,8 milijarde let.
Nadaljnje branje:
- Ugotovite, kje se nahajajo najstarejše skale v ZDA.
- Več o najstarejših kamninah in mineralih na svetu, iz Ameriškega muzeja naravoslovja.
- Preberite več o določitvi starosti Zemlje iz ameriškega geološkega raziskovanja.
Ta članek je posodobila sodelavka Space.com, 7. februarja 2019, Elizabeth Howell.
