Artikel ini datang daripada arkib Universe Today, tetapi telah dikemas kini dengan video spiffy ini.
Berapa umur Bumi? Para saintis berpendapat bahawaBumi berusia 4.54 bilion tahun. Secara kebetulan, ini adalah usia yang sama dengan seluruh planet dalam Sistem Suria, serta Matahari. Sudah tentu, ia bukan satu kebetulan; Matahari dan planet-planet semuanya terbentuk bersama daripada awan hidrogen yang tersebar berbilion-bilion tahun dahulu.
Pada Sistem Suria awal, semua planet terbentuk dalam nebula suria; sisa-sisa yang tinggal dari pembentukan Matahari. Zarah-zarah kecil habuk dikumpulkan bersama menjadi objek yang lebih besar dan lebih besar - kerikil, batu, batu, dll - sehingga terdapat banyak planetoid dalam Sistem Suria. Planetoid ini berlanggar bersama dan akhirnya cukup berkumpul untuk menjadi sebesar Bumi.
Pada satu ketika dalam sejarah awal Bumi, planetoid sebesar Marikh terhempas ke dalam planet kita. Perlanggaran yang terhasil menghantar serpihan ke orbit yang akhirnya menjadi Bulan.
Bagaimanakah saintis tahu Bumi berusia 4.54 bilion tahun? Ia sebenarnya sukar untuk diketahui dari permukaan planet sahaja, kerana tektonik plat sentiasa membentuk semula permukaannya. Bahagian permukaan yang lebih lama meluncur di bawah plat yang lebih baru untuk dikitar semula dalam teras Bumi. Batuan tertua yang pernah ditemui di Bumi adalah 4.0 – 4.2 bilion tahun.
Para saintis menganggap bahawa semua bahan dalam Sistem Suria terbentuk pada masa yang sama. Pelbagai bahan kimia, dan khususnya isotop radioaktif telah terbentuk bersama. Oleh kerana ia mereput dalam kadar yang sangat diketahui, isotop ini boleh diukur untuk menentukan berapa lama unsur-unsur telah wujud. Dan dengan mengkaji meteorit yang berbeza dari lokasi yang berbeza dalam Sistem Suria, saintis tahu bahawa planet yang berbeza semuanya terbentuk pada masa yang sama.
Kaedah Gagal untuk Mengira Umur Bumi
Kaedah semasa kami yang tepat untuk mengukur umur Bumi datang pada penghujung siri anggaran panjang yang dibuat melalui sejarah. Para saintis yang bijak menemui ciri tentang Bumi dan Matahari yang berubah dari semasa ke semasa, dan kemudian mengira berapa umur planet Bumi daripada itu. Malangnya, mereka semua cacat kerana pelbagai sebab.
- Paras Laut Menurun– Benoit de Maillet, seorang ahli antropologi Perancis yang hidup dari 1656-1738 dan meneka (salah) bahawa fosil pada ketinggian tinggi bermakna Bumi pernah diliputi oleh lautan yang besar. Lautan ini telah diambil2 bilion tahununtuk menguap ke paras laut semasa. Para saintis meninggalkan ini apabila mereka menyedari bahawa paras laut secara semula jadi naik dan turun.
- Penyejukan Bumi-William Thompson, yang kemudiannya dikenali sebagai Lord Kelvin, mengandaikan bahawa Bumi pernah menjadi bola batu cair dengan suhu Matahari yang sama, dan kemudiannya menjadi sejuk sejak itu. Berdasarkan andaian ini, Thompson mengira bahawa Bumi mengambil tempat di antara20 dan 400 juta tahununtuk menyejukkan kepada suhu semasa. Sudah tentu, Thompson membuat beberapa andaian yang tidak tepat, tentang suhu Matahari (ia benar-benar 15 juta darjah Kelvin pada terasnya), suhu Bumi (dengan teras cairnya) dan bagaimana Matahari diperbuat daripada hidrogen dan Bumi. diperbuat daripada batu dan logam.
- Penyejukan Matahari– Pada tahun 1856, ahli fizik Jerman Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz cuba mengira umur Bumi dengan penyejukan Matahari. Dia mengira bahawa Matahari akan mengambil22 juta tahununtuk memeluwap ke diameter dan suhu semasanya daripada awan gas dan habuk yang meresap. Walaupun ini tidak tepat, Helmholtz dengan betul mengenal pasti bahawa sumber haba Matahari didorong oleh penguncupan graviti.
- Hakisan Batuan– Dalam bukunya, The Origin of Species by Means of Natural Selection, Charles Darwin mencadangkan bahawa hakisan mendapan kapur mungkin membolehkan pengiraan umur minimum planet ini. Darwin menganggarkan bahawa pembentukan kapur di wilayah Weald di England mungkin telah diambil300 juta tahununtuk cuaca kepada bentuk semasa.
- Orbit Bulan– George Darwin, anak kepada Charles Darwin, meneka bahawa Bulan mungkin telah terbentuk daripada Bumi, dan hanyut ke lokasi semasanya. Teori pembelahan mencadangkan bahawa putaran pantas Bumi menyebabkan sebahagian daripada planet berputar ke angkasa. Darwin mengira bahawa ia telah mengambil Bulan sekurang-kurangnya56 juta tahununtuk mencapai jarak semasa dari Bumi. Kita kini tahu Bulan mungkin terbentuk apabila objek bersaiz Marikh menghempas Bumi berbilion tahun dahulu.
- Kemasinan Lautan– Pada tahun 1715, ahli astronomi terkenal Edmund Halley mencadangkan bahawa kemasinan lautan boleh digunakan untuk menganggarkan umur planet ini. Halley memerhatikan bahawa lautan dan tasik yang disuap oleh sungai sentiasa menerima lebih banyak garam, yang kemudiannya tersekat di sekeliling apabila air menyejat. Dari masa ke masa, air akan menjadi lebih masin dan lebih masin, membolehkan anggaran berapa lama proses ini telah berlaku. Pelbagai ahli geologi menggunakan kaedah ini untuk meneka bahawa Bumi berada di antara80 dan 150 juta tahun. Kaedah ini adalah cacat kerana saintis tidak menyedari bahawa proses geologi mengekstrak garam daripada air juga.
Pentarikhan Radiometrik Menyediakan Kaedah Tepat untuk Mengetahui Zaman Bumi
Pada tahun 1896, ahli kimia Perancis A. Henri Becquerel menemui radioaktiviti, proses di mana bahan mereput ke bahan lain, membebaskan tenaga. Ahli geologi menyedari bahawa bahagian dalam Bumi mengandungi sejumlah besar bahan radioaktif, dan ini akan membatalkan pengiraan mereka untuk umur Bumi. Walaupun penemuan ini mendedahkan kelemahan dalam kaedah pengiraan umur Bumi sebelumnya, ia menyediakan kaedah baharu:dating radiometrik.
Ahli geologi mendapati bahawa bahan radioaktif mereput menjadi unsur lain pada kadar yang sangat boleh diramal. Sesetengah bahan reput dengan cepat, manakala yang lain boleh mengambil masa berjuta-juta atau bahkan berbilion tahun untuk reput sepenuhnya. Ernest Rutherford dan Frederick Soddy, bekerja di Universiti McGill, menentukan bahawa separuh daripada mana-mana isotop unsur radioaktif mereput ke dalam isotop lain pada kadar yang ditetapkan. Sebagai contoh, jika anda mempunyai jumlah yang ditetapkan Thorium-232, separuh daripadanya akan reput selama satu bilion tahun, dan kemudian separuh daripada jumlah itu akan reput dalam bilion tahun lagi. Ini adalah sumber istilah 'separuh hayat'.
Dengan mengukur separuh hayat isotop radioaktif, ahli geologi dapat membina tangga ukuran yang membolehkan mereka mengira dengan tepat umur pembentukan geologi, termasuk Bumi. Mereka menggunakan pereputan uranium kepada pelbagai isotop plumbum. Dengan mengukur jumlah tiga isotop plumbum yang berbeza (Pb-206, Pb-207, dan Pb-208 atau Pb-204), ahli geologi boleh mengira berapa banyak Uranium pada asalnya dalam sampel bahan.
Jika Sistem Suria terbentuk daripada kumpulan jirim yang sama, dengan isotop Pb teragih seragam, maka semua objek daripada kumpulan jirim itu harus menunjukkan jumlah isotop yang sama. Juga, dari masa ke masa, jumlah Pb-206 dan Pb-207 akan berubah kerana isotop ini adalah produk akhir pereputan uranium. Ini menjadikan jumlah plumbum dan uranium berubah. Semakin tinggi nisbah uranium kepada plumbum batu, semakin banyak nilai Pb-206/Pb-204 dan Pb-207/Pb-204 akan berubah mengikut masa. Sekarang, dengan mengandaikan bahawa sumber sistem Suria juga diedarkan secara seragam dengan isotop uranium, maka anda boleh melukis garisan data yang menunjukkan plot plumbum-ke-uranium dan, dari cerun garisan, jumlah masa yang telah berlalu sejak itu. kumpulan jirim telah dipisahkan kepada objek individu boleh dikira.
Bertram Boltwood menggunakan kaedah pentarikhan ini kepada 26 sampel batuan yang berbeza, dan mendapati bahawa ia telah terbentuk antara92 dan 570 juta tahun, dan pemurnian lanjut kepada teknik memberikan umur antara250 juta hingga 1.3 bilion tahun.
Ahli geologi mula meneroka Bumi, mencari formasi batuan tertua di planet ini. Batu permukaan tertua ditemui di Kanada, Australia dan Afrika, dengan umur antara2.5 hingga 3.8 bilion tahun. Batu yang paling tua ditemui di Kanada pada tahun 1999, dan dianggarkan berusia lebih dari 4 bilion tahun.
Ini menetapkan umur minimum untuk Bumi, tetapi terima kasih kepada proses geologi seperti luluhawa dan tektonik plat, ia masih boleh menjadi lebih tua.
Meteorit sebagai Jawapan Terakhir kepada Zaman Bumi
Masalah dengan mengukur umur batuan di Bumi ialah planet ini berada di bawah perubahan geologi yang berterusan. Plat tektonik sentiasa mengitar semula bahagian Bumi, menggabungkannya dan selama-lamanya menyembunyikan kawasan tertua di planet ini. Tetapi dengan mengandaikan bahawa segala-galanya dalam Sistem Suria terbentuk pada masa yang sama, meteorit di angkasa tidak terjejas oleh luluhawa dan tektonik plat di Bumi.
Ahli geologi menggunakan objek murni ini, seperti meteorit Canyon Diablo (serpihan asteroid yang memberi kesan di Kawah Barringer) sebagai cara untuk mendapatkan pada usia sebenar Sistem Suria, dan oleh itu Bumi. Dengan menggunakan sistem pentarikhan radiometrik pada meteorit ini, ahli geologi telah dapat menentukan bahawa Bumi adalah4.54 bilion tahundalam margin ralat kira-kira 1%.
Sumber:
Memahami Sains – Lord Kelvin
USGS Zaman Bumi
Jam Saintifik Lord Kelvin yang Gagal
Peranan Pereputan Radioaktif
Pelakon Astronomi Episod 51: Bumi
Formasi Batuan Tertua Ditemui
Podcast (audio): Muat turun (Tempoh: 2:49 — 2.6MB)
Langgan: Podcast Apple | RSS
Podcast (video): Muat turun (73.4MB)
Langgan: Podcast Apple | RSS