地球の年齢はどのように計算されるのでしょうか?

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Suomi NPP 衛星が撮影した複数の画像から編集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。この間、地球では大陸が形成されて消滅し、氷床が拡大して縮小し、生命は単細胞生物から巨大なシロナガスクジラまで進化してきました。では、科学者はどうやって地球の年齢を知るのでしょうか?

「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。

マグマや溶岩から形成された鉱物には、ウランなどの放射性物質の痕跡が含まれていることがよくあります。時間が経つにつれて、これらの放射性元素は崩壊して放射線を放出し、最終的には鉱物の中に閉じ込められた新しい、より安定した元素に変わります。

一般的なウランの一種である放射性ウラン 238 を例に挙げてみましょう。原子は鉛に変わるまでエネルギーを放出します。このプロセスは半減期と呼ばれる一定の速度で発生し、これは原子の半分が崩壊するのにかかる時間に対応します。

ウラン 238 の半減期は 40 億年以上です。つまり、サンプル内のウラン 238 の半分が鉛になるには 40 億年以上かかります。このため、ウラン 238 は極めて古い物体の年代測定に最適です。

半減期を利用すると、科学者は放射性の「母」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。この方法は放射性同位元素年代測定と呼ばれます。

フラワーズ氏によると、ジルコン鉱物は比較的多量のウランを含んでいるため、放射年代測定によく使われるという。ウラン鉛の使用は、放射性同位元素による年代測定法の 1 つのタイプにすぎません。他には、炭素同位体年代測定など、他の要素を使用するものもあります。これは最も一般的な方法の 1 つであり、半減期が数千年である炭素の放射性同位体を使用し、有機物の年代測定に非常に役立ちます。

これらの方法のおかげで、地質学者は地球上で44億年前の鉱物を発見しました。つまり、青い惑星は少なくともそれだけの長い間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、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、特に地殻の移動、マグマから新しい陸地の形成、古い陸地の地中への引き戻しを引き起こすプレートテクトニクスなどのプロセスを通じて、大きく変化してきました。その結果、科学者にとって、青い惑星の初期の時代の岩石を見つけることは非常に困難です。それらはずっと以前に侵食されたり、溶けて原材料になってしまった。

しかし、科学者は放射性炭素年代測定法を使って、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。一部の隕石には45億6000万年以上前の物質が含まれており、月や火星の岩石も約45億年前のものである。

これらの年代は、専門家が太陽系が生まれたばかりの太陽を囲むガスと塵の雲から形成され始めたと考えている時期に非常に近い。これらの相対的な年齢に基づいて、研究者たちは地球、月、火星、その他の近傍天体の形成のタイムラインを組み立てることができました。

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、何百万年もかけて起こったという。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期間であるということです。

ソースVNE

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