スオミNPP衛星が撮影した複数の画像から作成した地球の詳細な画像。写真：NASA/JPL
地球の年齢は約45億4000万年です。その間、地球は大陸の形成と消滅、氷床の拡大と縮小、そして単細胞生物から巨大なシロナガスクジラに至るまでの生命の進化を経験してきました。では、科学者はどのようにして地球の年齢を把握しているのでしょうか？
「地球科学者として岩石を観察するとき、それは単なる岩石ではありません。その岩石には、解読を試みる価値のある物語があるのです」と、コロラド大学ボルダー校の地質学者、ベッキー・フラワーズ氏は語る。
マグマや溶岩から鉱物が形成される際、ウランなどの放射性物質が微量に含まれることがよくあります。これらの放射性元素は時間の経過とともに崩壊し、放射線を放出し、最終的にはより安定した新しい元素へと変化して鉱物内部に閉じ込められます。
一般的なウランの一種である放射性ウラン238を例に挙げましょう。ウラン238の原子はエネルギーを放出して鉛に変化します。これは半減期と呼ばれる一定の速度で進行し、原子の半分が崩壊するのにかかる時間です。
ウラン238の半減期は40億年以上です。つまり、試料中のウラン238の半分が鉛に変わるまでに40億年以上かかるということです。そのため、ウラン238は非常に古い物体の年代測定に最適です。
半減期を用いることで、科学者は放射性の「親」元素と安定した「娘」元素の比率に基づいて岩石の年代を計算することができます。この方法は放射年代測定と呼ばれます。
ジルコンは比較的多くのウランを含んでいるため、放射性同位体年代測定によく用いられるとフラワーズ氏は述べた。ウラン鉛年代測定は放射性同位体年代測定法の一つに過ぎない。他には、炭素同位体年代測定法など、他の元素を用いる方法もある。これは最も一般的な方法の一つで、半減期が数千年である炭素の放射性同位体を用い、有機物の年代測定に有用である。
これらの方法を用いて、地質学者たちは地球上の鉱物が44億年前のものであることを発見しました。つまり、青い惑星である地球は少なくともそれだけの昔から存在してきたということです。しかし、なぜ彼らは地球の年齢が45億年以上、いや1億年以上だと考えているのでしょうか？
地球は数十億年の間に、特にプレートテクトニクスのような地殻変動、マグマから新しい陸地の形成、そして古い陸地が地中に引き戻されるといったプロセスを通して、大きく変化してきました。その結果、科学者にとって地球誕生初期の岩石を見つけることは非常に困難です。それらははるか昔に侵食されたり、溶けて原材料となってしまったのです。
しかし、科学者は放射性炭素年代測定を用いて、太陽系の他の場所の岩石の年代を調べることができます。隕石の中には45億6000万年以上前の物質を含むものもあり、月や火星の岩石も約45億年前のものです。
これらの年代は、専門家が太陽系が誕生間もない太陽を取り囲むガスと塵の雲から形成され始めたと考えている年代にかなり近い。これらの相対的な年齢に基づいて、地球、月、火星、そしてその他の近傍天体の形成のタイムラインを推定することができる。
ハーバード大学の地球惑星科学者、レベッカ・フィッシャー氏によると、原始の塵の雲から地球への移行は瞬時に起こったのではなく、数百万年かけて起こったとのことです。つまり、私たちが地球の年齢について理解しているのは特定の年ではなく、青い惑星が形成され始めた時期ということです。
ソースVNE
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