อายุของโลกคำนวณอย่างไร?

ภาพรายละเอียดของโลกที่รวบรวมจากภาพถ่ายหลายภาพที่ถ่ายโดยดาวเทียม Suomi NPP ภาพ: NASA/JPL

โลกมีอายุประมาณ 4,540 ล้านปี ในช่วงเวลาดังกล่าว โลกได้เห็นทวีปต่างๆ ก่อตัวและหายไป น้ำแข็งขยายตัวและหดตัว และสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวไปเป็นวาฬสีน้ำเงินขนาดยักษ์ แล้ว นักวิทยาศาสตร์ รู้ได้อย่างไรว่าโลกมีอายุเท่าไร?

Becky Flowers นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยโคโลราโดโบลเดอร์ กล่าวว่า “เมื่อคุณเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านโลกและมองดูหิน มันไม่ได้เป็นเพียงหินเท่านั้น แต่หินนั้นมีเรื่องราวบางอย่างที่คุณสามารถพยายามไขความกระจ่างได้”

เมื่อแร่ธาตุก่อตัวจากแมกมาหรือลาวา แร่ธาตุเหล่านี้มักจะมีร่องรอยของสารกัมมันตรังสี เช่น ยูเรเนียม เมื่อเวลาผ่านไป ธาตุกัมมันตรังสีเหล่านี้จะสลายตัวและปล่อยรังสีออกมา และในที่สุดก็เปลี่ยนเป็นธาตุใหม่ที่เสถียรกว่าซึ่งจะถูกกักไว้ในแร่ธาตุ

ตัวอย่างเช่น ยูเรเนียม-238 กัมมันตภาพรังสี ซึ่งเป็นยูเรเนียมรูปแบบทั่วไป อะตอมของยูเรเนียมจะปลดปล่อยพลังงานออกมาจนกระทั่งกลายเป็นตะกั่ว ซึ่งเกิดขึ้นในอัตราคงที่ที่เรียกว่าครึ่งชีวิต ซึ่งก็คือเวลาที่อะตอมครึ่งหนึ่งใช้ในการสลายตัว

ครึ่งชีวิตของยูเรเนียม-238 อยู่ที่มากกว่า 4 พันล้านปี ซึ่งหมายความว่าต้องใช้เวลา 4 พันล้านปีกว่าที่ยูเรเนียม-238 ครึ่งหนึ่งในตัวอย่างจะเปลี่ยนเป็นตะกั่ว ซึ่งทำให้ยูเรเนียม-238 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการระบุอายุของวัตถุโบราณ

นักวิทยาศาสตร์สามารถคำนวณอายุของหินโดยใช้ครึ่งชีวิตโดยอาศัยอัตราส่วนของธาตุ “ต้นกำเนิด” กัมมันตรังสีต่อธาตุ “ลูก” ที่เสถียร วิธีการนี้เรียกว่า การหาอายุด้วยวิธีเรดิโอเมตริก

ฟลาวเวอร์สกล่าวว่า มักใช้เซอร์คอนในการหาอายุด้วยไอโซโทปรังสี เนื่องจากมียูเรเนียมในปริมาณค่อนข้างมาก การใช้ยูเรเนียมผสมตะกั่วเป็นเพียงวิธีหนึ่งในการหาอายุด้วยไอโซโทปรังสี วิธีอื่นๆ ใช้ธาตุอื่นๆ เช่น การหาอายุด้วยไอโซโทปคาร์บอน ซึ่งเป็นหนึ่งในวิธีที่ใช้กันทั่วไป โดยใช้ไอโซโทปกัมมันตรังสีของคาร์บอนที่มีครึ่งชีวิตนับพันปี และมีประโยชน์ในการหาอายุด้วยสารอินทรีย์

นักธรณีวิทยาใช้เทคนิคเหล่านี้ค้นพบว่าแร่ธาตุบนโลกมีอายุกว่า 4,400 ล้านปี ซึ่งหมายความว่าดาวเคราะห์สีน้ำเงินนี้คงอยู่มาอย่างน้อยก็เพียงเท่านี้ แต่ทำไมพวกเขาจึงคิดว่าโลกมีอายุมากกว่า 4,500 ล้านปี มากกว่า 100 ล้านปี?

โลกมีการเปลี่ยนแปลงมากมายตลอดหลายพันล้านปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ซึ่งทำให้เปลือกโลกเคลื่อนตัว แผ่นดินใหม่ก่อตัวขึ้นจากแมกมา และแผ่นดินเก่าถูกดึงกลับลงสู่พื้นดิน ส่งผลให้นักวิทยาศาสตร์ค้นหาหินในยุคแรกๆ ของโลกได้ยากมาก เนื่องจากหินเหล่านี้ถูกกัดเซาะหรือหลอมละลายจนกลายเป็นวัตถุดิบไปนานแล้ว

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์สามารถใช้การหาอายุด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีเพื่อหาอายุของหินจากที่อื่นในระบบสุริยะได้ อุกกาบาตบางชิ้นมีวัสดุที่มีอายุมากกว่า 4,560 ล้านปี และหินจากดวงจันทร์และดาวอังคารก็มีอายุประมาณ 4,500 ล้านปีเช่นกัน

วันที่ดังกล่าวค่อนข้างใกล้เคียงกับวันที่ผู้เชี่ยวชาญเชื่อว่าระบบสุริยะเริ่มก่อตัวจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นที่ล้อมรอบดวงอาทิตย์ที่เพิ่งเกิดใหม่ จากอายุสัมพันธ์เหล่านี้ พวกเขาสามารถสรุปไทม์ไลน์การก่อตัวของโลก ดวงจันทร์ ดาวอังคาร และวัตถุท้องฟ้าใกล้เคียงอื่นๆ ได้

การเปลี่ยนผ่านจากกลุ่มฝุ่นดึกดำบรรพ์ไปสู่โลกไม่ได้เกิดขึ้นในทันที แต่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหลายล้านปี ตามที่รีเบกกา ฟิชเชอร์ นักวิทยาศาสตร์ด้านโลกและดาวเคราะห์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว นั่นหมายความว่าความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอายุของโลกไม่ได้อยู่ที่ปีที่เฉพาะเจาะจง แต่เป็นช่วงเวลาที่ดาวเคราะห์สีน้ำเงินเริ่มก่อตัว

ที่มา VNE

ลิงค์ที่มา