De planeet Aarde heeft geen geboorteakte om haar vorming vast te leggen, wat betekent dat wetenschappers honderden jaren hebben geworsteld om de leeftijd van de planeet te bepalen. Dus, hoe oud is de Aarde?
Door de gesteenten in de steeds veranderende aardkorst te dateren, evenals de gesteenten in de buurlanden van de Aarde, zoals de maan en bezoekende meteorieten, hebben wetenschappers berekend dat de Aarde 4,54 miljard jaar oud is, met een foutenmarge van 50 miljoen jaar.
Gerelateerd: Hoe groot is de aarde?
Gerelateerd: Wat is de snelheid van de aarde rond de zon?
Hoe oud zijn jouw stenen?
Wetenschappers hebben de afgelopen 400 jaar verschillende pogingen gedaan om de planeet te dateren. Ze hebben geprobeerd de leeftijd te voorspellen op basis van het veranderende zeeniveau, de tijd die de aarde of de zon nodig hadden om af te koelen tot de huidige temperaturen, en het zoutgehalte van de oceaan. Naarmate de dateringstechnologie vorderde, bleken deze methoden onbetrouwbaar; zo bleek bijvoorbeeld het stijgen en dalen van de oceaan een voortdurend veranderend proces te zijn in plaats van een geleidelijk afnemend proces.
En in een andere poging om de leeftijd van de planeet te berekenen, wendden wetenschappers zich tot de gesteenten die haar oppervlak bedekken. Maar omdat plaattektoniek de korst voortdurend verandert en vernieuwt, zijn de eerste rotsen allang gerecycled, omgesmolten en omgevormd tot nieuwe ontsluitingen.
Wetenschappers moeten ook de strijd aanbinden met de Grote Onregelmatigheid, waarbij sedimentaire gesteentelagen lijken te ontbreken (bij de Grand Canyon is bijvoorbeeld 1,2 miljard jaar gesteente onvindbaar). Er zijn meerdere verklaringen voor deze onregelmatigheid; begin 2019 suggereerde een studie dat een wereldwijde ijstijd gletsjers in het gesteente heeft laten malen, waardoor het uiteenviel. Plaattektoniek wierp vervolgens het verbrijzelde gesteente terug in het binnenste van de Aarde, waardoor het oude bewijsmateriaal werd verwijderd en in nieuw gesteente veranderde.
In het begin van de 20e eeuw verfijnden wetenschappers het proces van radiometrische datering. Eerder onderzoek had aangetoond dat isotopen van sommige radioactieve elementen met een voorspelbare snelheid in andere elementen vervallen. Door de bestaande elementen te onderzoeken, kunnen wetenschappers de oorspronkelijke hoeveelheid van een radioactief element berekenen, en dus ook hoe lang het heeft geduurd voordat de elementen vervielen, waardoor zij de leeftijd van het gesteente kunnen bepalen.
De oudste gesteenten op aarde die tot nu toe zijn gevonden, zijn de Acasta Gneiss in het noordwesten van Canada bij het Great Slave Lake, die 4,03 miljard jaar oud zijn. Maar gesteenten ouder dan 3,5 miljard jaar zijn op alle continenten te vinden. Op Groenland bevinden zich de Isua supracrustal rotsen (3,7 tot 3,8 miljard jaar oud), terwijl de rotsen in Swaziland 3,4 tot 3,5 miljard jaar oud zijn. Monsters in West-Australië zijn 3,4 tot 3,6 miljard jaar oud.
Onderzoeksgroepen in Australië hebben de oudste mineraalkorrels op aarde gevonden. Deze minuscule zirkoonsilicaatkristallen hebben een ouderdom van 4,3 miljard jaar en zijn daarmee de oudste materialen die tot nu toe op aarde zijn gevonden. Hun brongesteenten zijn nog niet gevonden.
De gesteenten en zirkonen stellen een ondergrens aan de leeftijd van de Aarde van 4,3 miljard jaar, omdat de planeet zelf ouder moet zijn dan alles wat op haar oppervlak ligt.
Wanneer het leven ontstond is nog steeds onderwerp van discussie, vooral omdat sommige vroege fossielen als natuurlijke rotsvormen kunnen opduiken. Enkele van de vroegste vormen van leven zijn gevonden in West-Australië, zoals aangekondigd in een studie uit 2018; de onderzoekers vonden kleine filamenten in 3,4 miljard jaar oude rotsen die fossielen zouden kunnen zijn. Andere studies suggereren dat het leven nog eerder is ontstaan. Hematietbuisjes in vulkanisch gesteente in Quebec zouden tussen 3,77 en 4,29 miljard jaar geleden microben kunnen hebben bevat. Onderzoekers die naar gesteenten in het zuidwesten van Groenland keken, zagen ook kegelvormige structuren die zo’n 3,7 miljard jaar geleden microbiële kolonies zouden kunnen hebben omringd.
Met de buren
In een poging om de leeftijd van de aarde verder te verfijnen, begonnen wetenschappers naar buiten te kijken. Het materiaal waaruit het zonnestelsel is ontstaan, was een wolk van stof en gas die de jonge zon omringde. Door de wisselwerking van de zwaartekracht smolt dit materiaal samen tot de planeten en manen, ongeveer op hetzelfde moment. Door andere hemellichamen in het zonnestelsel te bestuderen, kunnen wetenschappers meer te weten komen over de vroege geschiedenis van de planeet.
Het dichtstbijzijnde hemellichaam bij de aarde, de maan, heeft niet te maken met de opduikende processen die zich in het landschap van de aarde voordoen. Rotsen uit de vroege geschiedenis van de maan liggen dus nog steeds op het maanoppervlak. Monsters van de Apollo- en de Luna-missie hebben een ouderdom van 4,4 tot 4,5 miljard jaar aan het licht gebracht en helpen de ouderdom van de aarde te bepalen. Hoe de maan is ontstaan, is een punt van discussie; de overheersende theorie is dat een voorwerp ter grootte van Mars op de aarde is neergestort en dat de brokstukken uiteindelijk zijn samengesmolten tot de maan, maar andere theorieën suggereren dat de maan zich vóór de aarde heeft gevormd.
Naast de grote lichamen van het zonnestelsel hebben wetenschappers ook kleinere rotsachtige bezoekers bestudeerd die op de aarde zijn gevallen. Meteorieten zijn afkomstig van verschillende bronnen. Sommige zijn na hevige botsingen van andere planeten afgeworpen, terwijl andere brokstukken zijn uit het vroege zonnestelsel die nooit groot genoeg zijn geworden om een samenhangend lichaam te vormen.
Hoewel er geen gesteenten opzettelijk van Mars zijn teruggebracht, bestaan er monsters in de vorm van meteorieten die lang geleden op de aarde zijn neergekomen, zodat wetenschappers schattingen kunnen maken over de ouderdom van gesteenten op de Rode Planeet. Sommige van deze monsters zijn gedateerd op 4,5 miljard jaar oud, wat andere berekeningen van de datum van de vroege planetaire vorming ondersteunt.
Van meer dan 70 meteorieten die op aarde zijn gevallen, is de leeftijd berekend met behulp van radiometrische datering. De oudste daarvan zijn tussen de 4,4 en 4,5 miljard jaar oud.
Vijftigduizend jaar geleden stortte een rotsblok uit de ruimte naar beneden en vormde een Meteor Crater in Arizona. Scherven van die asteroïde zijn verzameld op de kraterrand en genoemd naar het nabijgelegen Canyon Diablo. De Canyon Diablo meteoriet is belangrijk omdat hij een klasse meteorieten vertegenwoordigt met bestanddelen die een preciezere datering mogelijk maken.
In 1953 heeft Clair Cameron Patterson, een gerenommeerd geochemicus aan het California Institute of Technology, verhoudingen van loodisotopen in monsters van de meteoriet gemeten die een strakke beperking van de leeftijd van de aarde opleveren. Monsters van de meteoriet vertonen een spreiding van 4,53 miljard tot 4,58 miljard jaar. Wetenschappers interpreteren deze spreiding als de tijd die het zonnestelsel nodig had om zich te ontwikkelen, een geleidelijke gebeurtenis die ongeveer 50 miljoen jaar in beslag nam.
Door niet alleen gebruik te maken van de gesteenten op aarde, maar ook van informatie die is verzameld over het systeem dat de aarde omringt, hebben wetenschappers de leeftijd van de aarde op ongeveer 4,54 miljard jaar kunnen plaatsen. Ter vergelijking: het Melkwegstelsel, waarin het zonnestelsel zich bevindt, is ongeveer 13,2 miljard jaar oud, terwijl het heelal zelf op 13,8 miljard jaar is gedateerd.
Verder lezen:
- Ontdek waar de oudste gesteenten in de Verenigde Staten zich bevinden.
- Lees meer over de oudste gesteenten en mineralen ter wereld, van het American Natural History Museum.
- Lees meer over het bepalen van de leeftijd van de aarde van de U.S. Geological Survey.
Dit artikel is bijgewerkt op 7 feb. 2019 door Space.com-medewerker Elizabeth Howell.