Planeten jorden har ingen födelseattest som visar hur den har bildats, vilket innebär att forskare har ägnat hundratals år åt att försöka fastställa planetens ålder. Så hur gammal är jorden?
Genom att datera stenarna i jordens ständigt föränderliga jordskorpa, samt stenarna i jordens grannar, såsom månen och besökande meteoriter, har forskarna beräknat att jorden är 4,54 miljarder år gammal, med en felmarginal på 50 miljoner år.
Relaterat: Hur stor är jorden?
Relaterat: Hur stor är jorden?
Hur gamla är dina stenar?
Vetenskapsmännen har gjort flera försök att datera planeten under de senaste 400 åren. De har försökt att förutsäga åldern utifrån förändrade havsnivåer, den tid det tog för jorden eller solen att svalna till dagens temperaturer och havets salthalt. I takt med att dateringstekniken utvecklades visade sig dessa metoder vara opålitliga; till exempel visade sig havets upp- och nedgång vara en ständigt föränderlig process snarare än en gradvis minskande process.
Och i ett annat försök att beräkna planetens ålder vände sig forskarna till de stenar som täcker dess yta. Men eftersom plattektonik ständigt förändrar och omformar jordskorpan har de första stenarna för länge sedan återanvänts, smälts ner och omformats till nya uppslag.
Vetenskapsmännen måste också kämpa mot ett problem som kallas den stora diskrepansen (Great Unconformity), vilket innebär att sedimentära lager av sten tycks saknas (vid Grand Canyon, till exempel, finns det 1,2 miljarder år gamla stenar som man inte kan hitta). Det finns flera förklaringar till denna okonformitet; i början av 2019 föreslog en studie att en global istid orsakade att glaciärer slipade in i berget och fick det att falla sönder. Plattentektonik kastade sedan den krossade stenen tillbaka in i jordens inre, vilket avlägsnade de gamla bevisen och förvandlade dem till ny sten.
I början av 1900-talet förfinade forskarna processen med radiometrisk datering. Tidigare forskning hade visat att isotoper av vissa radioaktiva grundämnen sönderfaller till andra grundämnen i en förutsägbar takt. Genom att undersöka de befintliga grundämnena kan forskarna beräkna den ursprungliga mängden av ett radioaktivt grundämne och därmed hur lång tid det tog för grundämnena att sönderfalla, vilket gör det möjligt för dem att bestämma stenens ålder.
De äldsta stenar på jorden som hittills har hittats är Acasta Gneiss i nordvästra Kanada nära Stora slavsjön, som är 4,03 miljarder år gamla. Men stenar som är äldre än 3,5 miljarder år kan hittas på alla kontinenter. På Grönland finns Isua suprakrustala bergarter (3,7-3,8 miljarder år gamla), medan bergarter i Swaziland är 3,4-3,5 miljarder år gamla. Prover i västra Australien är 3,4 miljarder till 3,6 miljarder år gamla.
Forskningsgrupper i Australien har hittat de äldsta mineralkornen på jorden. Dessa små zirkoniumsilikatkristaller har åldrar som når 4,3 miljarder år, vilket gör dem till de äldsta material som hittills hittats på jorden. Deras urberg har ännu inte hittats.
Grunden och zirkonerna sätter en nedre gräns för jordens ålder på 4,3 miljarder år, eftersom själva planeten måste vara äldre än allt som ligger på dess yta.
När livet uppstod är fortfarande omdebatterat, särskilt eftersom en del tidiga fossiler kan uppträda som naturliga bergsformer. Några av de tidigaste formerna av liv har hittats i västra Australien, vilket tillkännagavs i en studie från 2018; forskarna hittade små trådar i 3,4 miljarder år gamla stenar som skulle kunna vara fossiler. Andra studier tyder på att livet uppstod ännu tidigare. Hematitrör i vulkanisk sten i Quebec kan ha innehållit mikrober för 3,77-4,29 miljarder år sedan. Forskare som undersökte stenar i sydvästra Grönland såg också konliknande strukturer som kan ha omgett mikrobiella kolonier för cirka 3,7 miljarder år sedan.
Möt grannarna
I ett försök att ytterligare förfina jordens ålder började forskarna titta utåt. Materialet som bildade solsystemet var ett moln av stoft och gas som omgav den unga solen. Gravitationsinteraktioner sammanfogade detta material till planeter och månar vid ungefär samma tidpunkt. Genom att studera andra kroppar i solsystemet kan forskarna ta reda på mer om planetens tidiga historia.
Den närmaste kroppen till jorden, månen, upplever inte de återupptäckande processer som sker i jordens landskap. Därför finns stenar från månens tidiga historia fortfarande kvar på månens yta. Prover som returnerades från Apollo- och Luna-uppdragen avslöjade åldrar på mellan 4,4 och 4,5 miljarder år, vilket bidrar till att begränsa jordens ålder. Hur månen bildades är omdiskuterat. Den dominerande teorin är att ett objekt av Mars-storlek kraschade in i jorden och att fragmenten så småningom samlades till månen, men andra teorier menar att månen bildades före jorden.
Förutom de stora kropparna i solsystemet har forskare studerat mindre steniga besökare som fallit ner till jorden. Meteoriter kommer från en mängd olika källor. Vissa kastas av från andra planeter efter våldsamma kollisioner, medan andra är överblivna bitar från det tidiga solsystemet som aldrig blev tillräckligt stort för att bilda en sammanhängande kropp.
Och även om inga stenar avsiktligt har återvänt från Mars finns det prover i form av meteoriter som föll till jorden för länge sedan, vilket gör det möjligt för forskarna att göra approximativa uppskattningar om åldern på stenarna på den röda planeten. Vissa av dessa prover har daterats till 4,5 miljarder år, vilket stöder andra beräkningar av datumet för tidig planetbildning.
Mer än 70 meteoriter som har fallit till jorden har fått sin ålder beräknad genom radiometrisk datering. De äldsta av dessa är mellan 4,4 och 4,5 miljarder år gamla.
För 50 000 år sedan slungades en sten ner från rymden och bildade Meteor Crater i Arizona. Skärvor av den asteroiden har samlats in från kraterkanten och fått sitt namn efter den närliggande Canyon Diablo. Meteoriten Canyon Diablo är viktig eftersom den representerar en klass av meteoriter med komponenter som möjliggör en mer exakt datering. 1953 mätte Clair Cameron Patterson, en berömd geokemist vid California Institute of Technology, förhållandet mellan blyisotoper i prover av meteoriten, vilket satte snäva gränser för jordens ålder. Prover av meteoriten visar en spridning från 4,53 miljarder till 4,58 miljarder år. Forskarna tolkar detta intervall som den tid det tog för solsystemet att utvecklas, en gradvis händelse som ägde rum under cirka 50 miljoner år.
Med hjälp av inte bara stenarna på jorden utan även information som samlats in om det system som omger jorden har forskarna kunnat placera jordens ålder till cirka 4,54 miljarder år. Som jämförelse kan nämnas att Vintergatan som innehåller solsystemet är cirka 13,2 miljarder år gammal, medan själva universum har daterats till 13,8 miljarder år.
Fortsatt läsning:
- Finn ut var de äldsta stenarna i USA finns.
- Lär dig mer om de äldsta stenarna och mineralerna i världen, från American Natural History Museum.
- Läs mer om hur man bestämmer jordens ålder från U.S. Geological Survey.
Den här artikeln uppdaterades den 7 februari 2019 av Elizabeth Howell, som medverkar på Space.com.