อายุของโลกคำนวณได้อย่างไร?

ภาพโลกที่มีรายละเอียดสูงนี้เป็นภาพที่ประกอบขึ้นจากภาพหลายภาพที่ถ่ายโดยดาวเทียม Suomi NPP ภาพ: NASA/JPL

โลกมีอายุประมาณ 4.54 พันล้านปี ในช่วงเวลานี้ โลกได้เห็นการก่อตัวและการหายไปของทวีป การขยายตัวและการหดตัวของธารน้ำแข็ง และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวไปจนถึงวาฬสีน้ำเงินยักษ์ แล้ว นักวิทยาศาสตร์ รู้ได้อย่างไรว่าโลกมีอายุเท่าไร?

“เมื่อคุณเป็นนักวิทยาศาสตร์โลกและมองดูหินก้อนหนึ่ง มันไม่ใช่แค่หินธรรมดาๆ หินก้อนนั้นซ่อนเรื่องราวที่คุณสามารถพยายามถอดรหัสได้” เบ็คกี้ ฟลาวเวอร์ส นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยโคโลราโด โบลเดอร์ กล่าว

เมื่อเกิดขึ้นจากแมกมาหรือลาวา แร่ธาตุมักจะมีสารกัมมันตรังสีเจือปนอยู่ เช่น ยูเรเนียม เมื่อเวลาผ่านไป ธาตุกัมมันตรังสีเหล่านี้จะสลายตัว ปล่อยรังสีออกมา และในที่สุดก็จะเปลี่ยนไปเป็นธาตุใหม่ที่มีความเสถียรมากกว่า ซึ่งถูกกักเก็บไว้ภายในแร่ธาตุนั้น

ลองพิจารณายูเรเนียม-238 ซึ่งเป็นยูเรเนียมชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไป เป็นตัวอย่าง อะตอมของมันจะปล่อยพลังงานออกมาเรื่อยๆ จนกระทั่งกลายเป็นตะกั่ว กระบวนการนี้เกิดขึ้นในอัตราคงที่ที่เรียกว่าครึ่งชีวิต ซึ่งสอดคล้องกับระยะเวลาที่ใช้ในการสลายตัวของอะตอมครึ่งหนึ่ง

ครึ่งชีวิตของยูเรเนียม-238 คือกว่า 4 พันล้านปี ซึ่งหมายความว่าจะต้องใช้เวลามากกว่า 4 พันล้านปี กว่าที่ยูเรเนียม-238 ครึ่งหนึ่งในตัวอย่างจะเปลี่ยนไปเป็นตะกั่ว คุณสมบัตินี้ทำให้ยูเรเนียม-238 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการหาอายุของวัตถุโบราณมากๆ

ด้วยการใช้ค่าครึ่งชีวิต นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณอายุของหินได้โดยอาศัยอัตราส่วนของธาตุกัมมันตรังสี "ต้นกำเนิด" และธาตุเสถียร "ลูก" วิธีนี้เรียกว่าการหาอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยา

ฟลาวเวอร์อธิบายว่าเซอร์คอนมักใช้ในการหาอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยาเนื่องจากมีปริมาณยูเรเนียมค่อนข้างมาก การใช้ยูเรเนียม-ตะกั่วเป็นเพียงวิธีการหาอายุด้วยวิธีทางรังสีวิทยาแบบหนึ่งเท่านั้น วิธีการอื่นๆ ใช้ธาตุที่แตกต่างกัน เช่น การหาอายุด้วยคาร์บอน ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีของคาร์บอนที่มีครึ่งชีวิตหลายพันปีและมีประโยชน์มากสำหรับการหาอายุของสารอินทรีย์

ด้วยวิธีการเหล่านี้ นักธรณีวิทยาได้ค้นพบแร่ธาตุบนโลกที่มีอายุ 4.4 พันล้านปี ซึ่งหมายความว่าโลกมีอายุมาอย่างน้อยเท่านี้ แต่ทำไมพวกเขาถึงเชื่อว่าโลกมีอายุมากกว่า 4.5 พันล้านปี ซึ่งเก่ากว่านั้นถึง 100 ล้านปี?

โลกมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในช่วงหลายพันล้านปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งทำให้เปลือกโลกเคลื่อนตัว เกิดแผ่นดินใหม่จากแมกมา และแผ่นดินเก่าถูกดึงกลับเข้าไปในโลก ส่งผลให้เป็นเรื่องยากมากสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่จะค้นหาหินจากยุคแรกเริ่มของโลก เพราะหินเหล่านั้นได้สึกกร่อนหรือหลอมละลายกลายเป็นวัตถุดิบไปนานแล้ว

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้การหาอายุด้วยคาร์บอนเพื่อกำหนดอายุของหินจากส่วนอื่นๆ ของระบบสุริยะได้ อุกกาบาตบางก้อนมีวัสดุที่มีอายุมากกว่า 4.56 พันล้านปี และหินจากดวงจันทร์และดาวอังคารก็มีอายุประมาณ 4.5 พันล้านปีเช่นกัน

อายุเหล่านี้ค่อนข้างใกล้เคียงกับช่วงเวลาที่ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าระบบสุริยะเริ่มก่อตัวจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์ที่เพิ่งกำเนิดขึ้น โดยอาศัยวันที่สัมพันธ์กันเหล่านี้ พวกเขาสามารถสร้างลำดับเวลาของการก่อตัวของโลก ดวงจันทร์ ดาวอังคาร และวัตถุทางดาราศาสตร์อื่นๆ ที่อยู่ใกล้เคียงได้

การเปลี่ยนแปลงจากกลุ่มฝุ่นดั้งเดิมไปเป็นดาวเคราะห์โลกไม่ได้เกิดขึ้นในทันที แต่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหลายล้านปี ตามที่รีเบคก้า ฟิชเชอร์ นักวิทยาศาสตร์ด้านโลกและดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าวไว้ นั่นหมายความว่าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอายุของโลกไม่ได้ขึ้นอยู่กับปีใดปีหนึ่งโดยเฉพาะ แต่ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาที่ดาวเคราะห์สีน้ำเงินเริ่มก่อตัวขึ้น

ที่มา: VNE

ลิงก์แหล่งที่มา: https://baotayninh.vn/tuoi-trai-dat-duoc-tinh-nhu-the-nao-a157297.html