سن زمین چگونه محاسبه می‌شود؟

این تصویر دقیق از زمین، ترکیبی از چندین تصویر گرفته شده توسط ماهواره Suomi NPP است. عکس: NASA/JPL

زمین تقریباً ۴.۵۴ میلیارد سال قدمت دارد. در این مدت، این سیاره شاهد تشکیل و ناپدید شدن قاره‌ها، انبساط و انقباض کلاهک‌های یخی و تکامل حیات از موجودات تک سلولی به نهنگ‌های آبی غول‌پیکر بوده است. پس دانشمندان چگونه سن زمین را می‌دانند؟

بکی فلاورز، زمین‌شناس دانشگاه کلرادو بولدر، گفت: «وقتی شما یک دانشمند زمین هستید و به یک سنگ نگاه می‌کنید، آن فقط یک سنگ نیست. آن سنگ داستانی را در خود جای داده است که می‌توانید سعی کنید آن را رمزگشایی کنید.»

مواد معدنی وقتی از ماگما یا گدازه تشکیل می‌شوند، اغلب حاوی مقادیری از مواد رادیواکتیو مانند اورانیوم هستند. با گذشت زمان، این عناصر رادیواکتیو تجزیه می‌شوند و تشعشعات ساطع می‌کنند و در نهایت به عناصر جدید و پایدارتری تبدیل می‌شوند که در داخل ماده معدنی به دام افتاده‌اند.

بیایید اورانیوم رادیواکتیو-۲۳۸، یک شکل رایج اورانیوم، را به عنوان مثال در نظر بگیریم. اتم‌های آن تا زمانی که به سرب تبدیل شوند، انرژی آزاد می‌کنند. این فرآیند با سرعت ثابتی به نام نیمه عمر رخ می‌دهد که مربوط به زمانی است که طول می‌کشد تا نیمی از اتم‌ها واپاشیده شوند.

نیمه عمر اورانیوم ۲۳۸ بیش از ۴ میلیارد سال است، به این معنی که بیش از ۴ میلیارد سال طول می‌کشد تا نیمی از اورانیوم ۲۳۸ موجود در یک نمونه به سرب تبدیل شود. این امر اورانیوم ۲۳۸ را برای قدمت‌گذاری اشیاء بسیار باستانی ایده‌آل می‌کند.

با نیمه عمرها، دانشمندان می‌توانند سن سنگ‌ها را بر اساس نسبت عنصر رادیواکتیو «والد» و عنصر پایدار «دختر» محاسبه کنند. این روش، تاریخ‌گذاری رادیومتریک نامیده می‌شود.

فلاورز توضیح داد که زیرکن معمولاً برای تاریخ‌گذاری رادیومتری استفاده می‌شود زیرا حاوی مقدار نسبتاً زیادی اورانیوم است. استفاده از اورانیوم-سرب تنها یکی از انواع تاریخ‌گذاری رادیومتری است. روش‌های دیگر از عناصر مختلفی استفاده می‌کنند، به عنوان مثال، تاریخ‌گذاری کربن. این یکی از رایج‌ترین روش‌ها است که از یک ایزوتوپ رادیواکتیو کربن با نیمه عمر هزاران سال استفاده می‌کند و برای تاریخ‌گذاری مواد آلی بسیار مفید است.

به لطف این روش‌ها، زمین‌شناسان مواد معدنی روی زمین کشف کرده‌اند که ۴.۴ میلیارد سال قدمت دارند، به این معنی که این سیاره حداقل برای همین مدت طولانی وجود داشته است. اما چرا آنها معتقدند که زمین بیش از ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارد، یعنی بیش از ۱۰۰ میلیون سال پیرتر؟

زمین در طول میلیاردها سال، به ویژه از طریق فرآیندهایی مانند تکتونیک صفحه‌ای که باعث تغییر پوسته، تشکیل زمین‌های جدید از ماگما و بازگشت زمین‌های قدیمی به درون زمین می‌شود، به طرز چشمگیری تغییر کرده است. در نتیجه، یافتن سنگ‌هایی از اولین دوران سیاره برای دانشمندان بسیار دشوار است. آنها مدت‌هاست که فرسایش یافته یا ذوب شده و به مواد خام تبدیل شده‌اند.

با این حال، دانشمندان می‌توانند از روش تاریخ‌گذاری کربن برای تعیین سن سنگ‌های سایر نقاط منظومه شمسی استفاده کنند. برخی از شهاب‌سنگ‌ها حاوی موادی با قدمت بیش از ۴.۵۶ میلیارد سال هستند و سنگ‌های ماه و مریخ نیز حدود ۴.۵ میلیارد سال قدمت دارند.

این سنین کاملاً نزدیک به زمانی هستند که کارشناسان معتقدند منظومه شمسی از ابری از گاز و غبار اطراف خورشید نوپا شروع به شکل‌گیری کرد. بر اساس این تاریخ‌های نسبی، آنها می‌توانند یک جدول زمانی از شکل‌گیری زمین، ماه، مریخ و سایر اجرام آسمانی نزدیک را ترسیم کنند.

به گفته ربکا فیشر، دانشمند علوم زمین و سیاره‌ای در دانشگاه هاروارد، تبدیل از یک ابر غبار اولیه به سیاره زمین نه به طور آنی، بلکه طی میلیون‌ها سال اتفاق افتاده است. این بدان معناست که درک ما از سن زمین بر اساس یک سال خاص نیست، بلکه بر اساس دوره زمانی است که این سیاره آبی شروع به شکل‌گیری کرد.

منبع: VNE

لینک منبع