A Föld bolygónak nincs születési anyakönyvi kivonata, amely rögzítené a kialakulását, ami azt jelenti, hogy a tudósok több száz évig küzdöttek a bolygó korának meghatározásával. Szóval, hány éves is a Föld?
A Föld folyamatosan változó kérgében lévő kőzetek, valamint a Föld szomszédjaiban, például a Holdon és a látogató meteoritokban található kőzetek kormeghatározásával a tudósok kiszámították, hogy a Föld 4,54 milliárd éves, a hibahatár 50 millió év.
Related:
Related: Mekkora a Föld?
Related: Mekkora a Föld sebessége a Nap körül?
Hány évesek a kőzetek?
A tudósok az elmúlt 400 évben több kísérletet is tettek a bolygó datálására. Megpróbálták megjósolni a kort a tengerszintek változása, a Földnek vagy a Napnak a jelenlegi hőmérsékletre való lehűléséhez szükséges idő és az óceánok sótartalma alapján. A kormeghatározási technológia fejlődésével ezek a módszerek megbízhatatlannak bizonyultak; például az óceánok emelkedése és süllyedése nem fokozatosan csökkenő, hanem folyamatosan változó folyamatnak bizonyult.
A bolygó korának kiszámítására tett másik kísérlet során a tudósok a felszínét borító kőzetekhez fordultak. Mivel azonban a lemeztektonika folyamatosan változtatja és átalakítja a földkérget, az első kőzetek már régen újrahasznosításra kerültek, beolvadtak és új felszínre kerültek.
A tudósoknak egy olyan problémával is meg kell küzdeniük, amelyet Nagy Egyenlőtlenségnek neveznek, vagyis ahol az üledékes kőzetrétegek látszólag hiányoznak (a Grand Canyonnál például 1,2 milliárd évnyi kőzetet nem találnak). Erre az unkomformitásra többféle magyarázat létezik; 2019 elején egy tanulmány szerint egy globális jégkorszak miatt a gleccserek belemartak a kőzetbe, ami miatt az felbomlott. A lemeztektonika ezután az összezúzott kőzetet visszadobta a Föld belsejébe, eltávolítva a régi bizonyítékokat, és új kőzetté alakítva azokat.
A 20. század elején a tudósok finomították a radiometrikus kormeghatározás folyamatát. Korábbi kutatások kimutatták, hogy egyes radioaktív elemek izotópjai kiszámítható ütemben bomlanak más elemekre. A meglévő elemek vizsgálatával a tudósok ki tudják számítani a radioaktív elem kezdeti mennyiségét, és így azt is, hogy mennyi idő alatt bomlottak le az elemek, ami lehetővé teszi számukra a kőzet korának meghatározását.
A Földön eddig talált legrégebbi kőzetek az Acasta gneisz Északnyugat-Kanadában, a Nagy Szláv-tó közelében, amelyek 4,03 milliárd évesek. De 3,5 milliárd évnél idősebb kőzetek minden kontinensen találhatók. Grönland büszkélkedhet az Isua szuprakrusztikus kőzetekkel (3,7-3,8 milliárd évesek), míg a Szváziföldön található kőzetek 3,4-3,5 milliárd évesek. A Nyugat-Ausztráliában található minták 3,4-3,6 milliárd évesek.
Az ausztráliai kutatócsoportok megtalálták a Föld legrégebbi ásványszemcséit. Ezek az apró cirkónium-szilikát kristályok kora eléri a 4,3 milliárd évet, így ezek a Földön eddig talált legrégebbi anyagok. Forrásuk kőzeteit még nem találták meg.
A kőzetek és a cirkonok 4,3 milliárd éves alsó határt szabnak a Föld korának, mivel magának a bolygónak idősebbnek kell lennie mindannál, ami a felszínén fekszik.
Az, hogy mikor keletkezett az élet, még mindig vita tárgya, különösen azért, mert néhány korai fosszília természetes kőzetformaként is megjelenhet. Az élet néhány legkorábbi formáját Nyugat-Ausztráliában találták meg, amint azt egy 2018-as tanulmányban bejelentették; a kutatók 3,4 milliárd éves kőzetekben apró fonalakat találtak, amelyek fosszíliák lehetnek. Más tanulmányok szerint az élet még korábban keletkezett. A québeci vulkanikus kőzetben található hematitcsövek 3,77 és 4,29 milliárd évvel ezelőtt tartalmazhattak mikrobákat. A Grönland délnyugati részén található kőzeteket vizsgáló kutatók szintén kúpszerű struktúrákat láttak, amelyek mikrobiális kolóniákat vehettek körül mintegy 3,7 milliárd évvel ezelőtt.
Ismerd meg a szomszédokat
A Föld korának további pontosítása érdekében a tudósok elkezdtek kifelé tekinteni. A Naprendszert alkotó anyag a fiatal Napot körülvevő por- és gázfelhő volt. A gravitációs kölcsönhatások nagyjából egy időben olvasztották össze ezt az anyagot bolygókká és holdakká. A Naprendszer más égitestjeinek tanulmányozásával a tudósok többet tudhatnak meg a bolygó korai történetéről.
A Földhöz legközelebbi égitest, a Hold nem tapasztalja azokat a felszínre törő folyamatokat, amelyek a Földön végbemennek. Így a Hold korai holdtörténetből származó kőzetek még mindig ott vannak a Hold felszínén. Az Apollo- és Luna-missziókból visszahozott minták 4,4 és 4,5 milliárd év közötti életkort mutattak ki, ami segít a Föld korának behatárolásában. A Hold keletkezésének módja vita tárgyát képezi; míg az uralkodó elmélet szerint egy Mars méretű objektum ütközött a Földbe, és a szilánkok végül a Holddá olvadtak össze, más elméletek szerint a Hold a Föld előtt keletkezett.
A Naprendszer nagy égitestjei mellett a tudósok tanulmányozták a Földre zuhant kisebb sziklás látogatókat is. A meteoritok különböző forrásokból származnak. Néhányat más bolygókról dobtak le heves ütközések után, míg mások a korai Naprendszerből visszamaradt darabkák, amelyek sosem nőttek elég nagyra ahhoz, hogy összefüggő égitestet alkossanak.
Noha a Marsról szándékosan nem küldtek vissza kőzeteket, léteznek olyan meteoritminták, amelyek régen a Földre hullottak, így a tudósok megközelítő becsléseket tehetnek a vörös bolygó kőzetének koráról. Néhány ilyen mintát 4,5 milliárd évesre datáltak, ami alátámasztja a bolygó korai kialakulásának időpontjára vonatkozó más számításokat.
Már több mint 70 Földre hullott meteorit korát számították ki radiometrikus kormeghatározással. Ezek közül a legrégebbiek 4,4 és 4,5 milliárd év közöttiek.
Ötvenezer évvel ezelőtt egy kőzet zuhant le az űrből, és az arizonai Meteor-krátert formálta. Ennek az aszteroidának a szilánkjait gyűjtötték össze a kráter pereméről, és a közeli Canyon Diablo-ról nevezték el. A Canyon Diablo meteorit azért fontos, mert a meteoritok egy olyan osztályát képviseli, amelynek összetevői lehetővé teszik a pontosabb kormeghatározást.
1953-ban Clair Cameron Patterson, a Kaliforniai Technológiai Intézet neves geokémikusa a meteorit mintáiban ólomizotópok arányát mérte, ami szoros korlátokat szabott a Föld korára. A meteorit mintái 4,53 milliárd és 4,58 milliárd év közötti szórást mutatnak. A tudósok ezt a tartományt úgy értelmezik, mint a Naprendszer kialakulásához szükséges időt, amely fokozatosan, mintegy 50 millió év alatt zajlott le.
A tudósok nemcsak a Földön található kőzeteket, hanem a Földet körülvevő rendszerről gyűjtött információkat is felhasználva a Föld korát körülbelül 4,54 milliárd évre tudták meghatározni. Összehasonlításképpen: a Naprendszert tartalmazó Tejútrendszer galaxisa körülbelül 13,2 milliárd éves, míg magát az univerzumot 13,8 milliárd évre datálták.
További olvasmányok:
- Tudja meg, hol találhatók az Egyesült Államokban a legrégebbi kőzetek.
- Tudjon meg többet a világ legrégebbi kőzeteiről és ásványairól az Amerikai Természettudományi Múzeumtól.
- A Föld korának meghatározásáról az amerikai földtani intézettől.
A cikket 2019. február 7-én frissítette Elizabeth Howell, a Space.com munkatársa.