อายุของโลกคำนวณอย่างไร?

ภาพรายละเอียดของโลกที่รวบรวมจากภาพถ่ายหลายภาพที่ถ่ายโดยดาวเทียม Suomi NPP ภาพ: NASA/JPL

โลกมีอายุประมาณ 4.54 พันล้านปี ในช่วงเวลาดังกล่าว ทวีปต่างๆ ก่อตัวและหายไป น้ำแข็งขั้วโลกขยายตัวและหดตัว และสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวไปเป็นวาฬสีน้ำเงินขนาดยักษ์ แล้ว นักวิทยาศาสตร์ รู้อายุของโลกได้อย่างไร?

“เมื่อคุณเป็นนักวิทยาศาสตร์โลกและมองดูหิน มันไม่ใช่แค่หินธรรมดา หินก้อนนั้นมีเรื่องราวที่คุณสามารถลองตีความได้” เบ็กกี้ ฟลาวเวอร์ส นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ กล่าว

เมื่อแร่ธาตุก่อตัวจากแมกมาหรือลาวา มักมีร่องรอยของสารกัมมันตรังสี เช่น ยูเรเนียม เมื่อเวลาผ่านไป ธาตุกัมมันตรังสีเหล่านี้จะสลายตัว ปล่อยรังสีออกมา และในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นธาตุใหม่ที่เสถียรกว่าและติดอยู่ในแร่ธาตุ

ยกตัวอย่างเช่น ยูเรเนียมกัมมันตรังสี-238 ซึ่งเป็นยูเรเนียมรูปแบบหนึ่งที่พบได้ทั่วไป อะตอมของมันจะปลดปล่อยพลังงานออกมาจนกระทั่งกลายเป็นตะกั่ว ซึ่งเกิดขึ้นในอัตราคงที่ที่เรียกว่าครึ่งชีวิต ซึ่งเป็นเวลาที่อะตอมครึ่งหนึ่งใช้ในการสลายตัว

ยูเรเนียม-238 มีครึ่งชีวิตมากกว่า 4 พันล้านปี ซึ่งหมายความว่าต้องใช้เวลามากกว่า 4 พันล้านปีกว่าที่ยูเรเนียม-238 ในตัวอย่างครึ่งหนึ่งจะกลายเป็นตะกั่ว ซึ่งทำให้ยูเรเนียม-238 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการระบุอายุของวัตถุโบราณ

นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณอายุของหินโดยใช้ครึ่งชีวิตโดยอ้างอิงจากอัตราส่วนของธาตุกัมมันตรังสี “ธาตุต้นกำเนิด” ต่อธาตุ “ธาตุลูก” ที่เสถียร วิธีการนี้เรียกว่าการหาอายุด้วยวิธีเรดิโอเมตริก

ฟลาวเวอร์สกล่าวว่า เซอร์คอนมักถูกนำมาใช้เพื่อระบุอายุด้วยไอโซโทปรังสี เนื่องจากมียูเรเนียมในปริมาณที่ค่อนข้างมาก การใช้ยูเรเนียม-ตะกั่วเป็นเพียงหนึ่งในการระบุอายุด้วยไอโซโทปรังสี คนอื่นๆ ใช้ธาตุอื่นๆ เช่น การหาอายุด้วยไอโซโทปคาร์บอน ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้กันมากที่สุด โดยใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีของคาร์บอนซึ่งมีครึ่งชีวิตหลายพันปี และมีประโยชน์ในการหาอายุสารอินทรีย์

ด้วยวิธีการเหล่านี้ นักธรณีวิทยาได้ค้นพบว่าแร่ธาตุบนโลกมีอายุ 4.4 พันล้านปี ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์สีน้ำเงินนี้คงอยู่มาอย่างน้อยก็นานขนาดนั้น แต่ทำไมพวกเขาถึงคิดว่าโลกมีอายุมากกว่า 4.5 พันล้านปี มากกว่า 100 ล้านปีล่ะ

โลกเปลี่ยนแปลงไปมากตลอดหลายพันล้านปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งทำให้เปลือกโลกเคลื่อนตัว แผ่นดินใหม่ก่อตัวขึ้นจากแมกมา และแผ่นดินเก่าถูกดึงกลับลงสู่พื้นดิน ส่งผลให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบหินจากยุคแรกเริ่มของโลกได้ยากมาก เนื่องจากหินเหล่านี้ถูกกัดเซาะหรือหลอมละลายจนกลายเป็นวัตถุดิบไปนานแล้ว

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้การหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีเพื่อหาอายุของหินจากที่อื่นๆ ในระบบสุริยะได้ อุกกาบาตบางชิ้นมีวัสดุที่มีอายุมากกว่า 4.56 พันล้านปี และหินจากดวงจันทร์และดาวอังคารก็มีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปีเช่นกัน

วันที่เหล่านี้ค่อนข้างใกล้เคียงกับช่วงเวลาที่ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าระบบสุริยะเริ่มก่อตัวขึ้นจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์ที่เพิ่งเกิดใหม่ จากอายุสัมพัทธ์เหล่านี้ พวกเขาสามารถเชื่อมโยงไทม์ไลน์การก่อตัวของโลก ดวงจันทร์ ดาวอังคาร และวัตถุท้องฟ้าใกล้เคียงอื่นๆ เข้าด้วยกันได้

การเปลี่ยนผ่านจากเมฆฝุ่นดึกดำบรรพ์สู่ดาวเคราะห์โลกไม่ได้เกิดขึ้นในทันที แต่เกิดขึ้นต่อเนื่องยาวนานหลายล้านปี ตามที่รีเบคกา ฟิชเชอร์ นักวิทยาศาสตร์ด้านโลกและดาวเคราะห์วิทยาแห่งมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด กล่าวไว้ นั่นหมายความว่าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอายุของโลกไม่ได้อยู่ที่ปีใดปีหนึ่ง แต่เป็นช่วงเวลาที่ดาวเคราะห์สีน้ำเงินเริ่มก่อตัวขึ้น

ที่มา VNE

ลิงค์ที่มา