كيف يتم حساب عمر الأرض؟

هذه الصورة التفصيلية للأرض هي صورة مركبة من عدة صور التقطها القمر الصناعي Suomi NPP. الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث

يبلغ عمر الأرض حوالي 4.54 مليار سنة. خلال هذه الفترة، شهد الكوكب تكوّن القارات واختفائها، وتمدد القمم الجليدية وانكماشها، وتطور الحياة من الكائنات وحيدة الخلية إلى الحيتان الزرقاء العملاقة. فكيف يعرف العلماء عمر الأرض؟

"عندما تكون عالمًا في علوم الأرض وتنظر إلى صخرة، فإنها ليست مجرد صخرة. تحمل تلك الصخرة قصة يمكنك محاولة فك رموزها"، قالت بيكي فلاورز، وهي جيولوجية في جامعة كولورادو بولدر.

عندما تتشكل المعادن من الصهارة أو الحمم البركانية، فإنها غالباً ما تحتوي على آثار من مواد مشعة، مثل اليورانيوم. وبمرور الوقت، تتحلل هذه العناصر المشعة، مطلقةً إشعاعاً، لتتحول في النهاية إلى عناصر جديدة أكثر استقراراً محصورة داخل المعدن.

لنأخذ اليورانيوم-238 المشع، وهو شكل شائع من اليورانيوم، كمثال. ستطلق ذراته طاقة حتى تتحول إلى رصاص. تحدث هذه العملية بمعدل ثابت يُسمى عمر النصف، وهو الوقت اللازم لتحلل نصف الذرات.

يبلغ عمر النصف لليورانيوم-238 أكثر من 4 مليارات سنة، ما يعني أن الأمر سيستغرق أكثر من 4 مليارات سنة ليتحول نصف اليورانيوم-238 الموجود في العينة إلى رصاص. وهذا ما يجعل اليورانيوم-238 مثالياً لتحديد عمر القطع الأثرية القديمة جداً.

باستخدام فترات نصف العمر، يستطيع العلماء حساب عمر الصخور بناءً على نسبة العنصر المشع "الأم" إلى العنصر المستقر "الناتج". تُسمى هذه الطريقة بالتأريخ الإشعاعي.

أوضح فلاورز أن الزركون يُستخدم عادةً في التأريخ الإشعاعي لاحتوائه على كمية كبيرة نسبيًا من اليورانيوم. ويُعدّ استخدام اليورانيوم-الرصاص أحد أنواع التأريخ الإشعاعي، بينما تستخدم طرق أخرى عناصر مختلفة، كالتأريخ بالكربون المشع. وهذه إحدى أكثر الطرق شيوعًا، إذ تستخدم نظيرًا مشعًا للكربون بنصف عمر يصل إلى آلاف السنين، وهي مفيدة جدًا في تأريخ المواد العضوية.

بفضل هذه الأساليب، اكتشف الجيولوجيون معادن على الأرض يبلغ عمرها 4.4 مليار سنة، ما يعني أن الكوكب موجود منذ ذلك الحين على الأقل. ولكن لماذا يعتقدون أن عمر الأرض يزيد عن 4.5 مليار سنة، أي أقدم بأكثر من 100 مليون سنة؟

شهدت الأرض تغيرات جذرية على مدى مليارات السنين، لا سيما من خلال عمليات مثل حركة الصفائح التكتونية، التي تتسبب في تحرك القشرة الأرضية، وتكوّن أراضٍ جديدة من الصهارة، وعودة أراضٍ قديمة إلى باطن الأرض. ونتيجة لذلك، يصعب على العلماء العثور على صخور من أقدم عصور الكوكب، إذ تآكلت أو انصهرت منذ زمن بعيد لتتحول إلى مواد خام.

مع ذلك، يستطيع العلماء استخدام التأريخ بالكربون المشع لتحديد عمر الصخور من أجزاء أخرى من النظام الشمسي. تحتوي بعض النيازك على مواد يزيد عمرها عن 4.56 مليار سنة، كما أن صخور القمر والمريخ يبلغ عمرها حوالي 4.5 مليار سنة.

تقترب هذه الأعمار كثيراً من الوقت الذي يعتقد الخبراء أنه بدأ فيه النظام الشمسي بالتشكل من سحابة الغاز والغبار المحيطة بالشمس الوليدة. وبناءً على هذه التواريخ النسبية، يمكنهم وضع تسلسل زمني لتكوين الأرض والقمر والمريخ والأجرام السماوية الأخرى القريبة.

لم يحدث التحول من سحابة غبار بدائية إلى كوكب الأرض بشكل فوري، بل على مدى ملايين السنين، وفقًا لريبيكا فيشر، عالمة علوم الأرض والكواكب في جامعة هارفارد. وهذا يعني أن فهمنا لعمر الأرض لا يعتمد على سنة محددة، بل على الفترة الزمنية التي بدأ فيها الكوكب الأزرق بالتشكل.

المصدر: VNE

رابط المصدر