как узнали возраст земли
Возраст Земли
Возраст Земли насчитывает 4.54 миллиардов лет. Но важно понимать, что этот возраст относится ко всей Солнечной системе. Естественно, здесь нет совпадения. Дело в том, что все эти объекты появились из единого диффузного облака.
Земля 4 млрд лет назад
Но откуда ученые узнали возраст планеты Земля? По поверхности судить сложно, потому что тектоническая активность все время обновляет планетарное лицо. Старые плиты скрываются под поверхностными, а возраст старейших камней – 4-4.2 млрд. лет.
Исследователи думают, что все материалы в системе появились одновременно. Химические элементы распадаются с конкретным ускорением, поэтому можно определить, как долго они существуют. К тому же у нас был доступ к древним метеоритам, которые также помогли выйти на числа.
Неудавшиеся методы расчета возраста Земли
Не стоит забывать, что до момента точного определения возраста Земли человечество делало попытки, которые не всегда заканчивались верными ответами.
Снижение уровня моря
Бенуа де Мейлет считал, что остатки на больших высотах намекали на то, что планета ранее была полностью укрыта глубоким океаном. Ушло 2 млрд. лет, чтобы он выпарился до современного состояния.
Охлаждение Земли
Согласно Уильяму Томпсону, ранее Земля была не просто расплавленной, но достигала солнечного нагрева. После определенного события она потратила 20-400 млн. лет, чтобы остыть. К сожалению, ученый располагал неправильными данными о солнечной температуре, а также составе.
Охлаждение Солнца
Герман фон Гельмцгольд в 1856 году пытался определить земной возраст по солнечному остыванию. Его результаты показывали, что звезда потратила 22 млн. лет, чтобы уменьшиться до тогдашних параметров. Его выводы были не точны, но он все же догадался, что тепловой источник обеспечивался гравитационным сжатием.
Скальная эрозия
Чарльз Дарвин полагал, что анализ эрозии меловых отложений способен помочь выяснить стартовую возрастную отметку планеты. Один из образцов показывал возраст в 300 млн. лет.
Лунный орбитальный путь
Джордж Дарвин понял, что Луна способна сформироваться из земного материала, а стремительное вращение планеты могло привести к выбросу. Он думал, что у спутника ушло 56 млн. лет для создания. Сейчас мы знаем, что причина в столкновении с крупным телом.
Океаническая соль
Эдмунд Галлей в 1715 году считал, что можно воспользоваться в расчетах уровень океанической солености. Он отметил, что океаническая вода получает соль через потоки, которая застревает из-за испарения воды. Геологи использовали подсказку и вывели возраст в 80-150 млн. лет.
Точные данные пришли при радиометрической датировке. В 1896 году Антуан Беккерель пришел к обнаружению радиоактивности. Здесь материалы рушатся и выпускают энергию. Исследователи поняли, что на больших глубинах хранится огромное количество радиоактивных залежей. С их помощью вывели новый метод расчета.
Оказалось, что процесс распада проходит со стабильным скоростным показателем. Некоторые делали это быстро, а у других уходили миллиарды лет.
Определяя полураспад, ученые вывели измерительную шкалу. Решили воспользоваться процессом урана. Если определить объем у 3-х изотопов свинца, то можно вывести изначальное количество урана.
Если вся система появилась из единого поля, то объекты обязаны показать единую сумму изотопов. Чем выше отношение урана к свинцу, тем сильнее значение изотопов изменится. Источник для системы расположен равномерно, так что можно создать линию данных, отображающую график ввода урана и потраченного времени.
Когда это протестировал Бертрам Болтвуд, то пришел к 250 млн. – 1.3 млрд. лет. Важно было отыскать старейшие материалы. Камни находили в Канаде, Африке и Австралии с отметкой в 2.5-3.8 млрд. лет. Старейший осколок обнаружили в 1999 году в Канаде – 4 млрд. лет.
Это была минимальная отметка для земного возраста. Но не будем забывать, что число уменьшается из-за выветривания и тектонической активности.
Наша ситуация усложняется, потому что планета остается геологически активной. Земные части перемешиваются, а древние уходят глубже. Однако предположение, что все в системе появилось одновременно, упрощает задачу. Геологи воспользовались прибывшими к нам метеоритами и вывели общий возраст в 4.54 млрд. лет (погрешность – 1%). Теперь вы знаете какой возраст Земли и как он связан с показателями Солнечной системы и других планет.
Возраст Вселенной, Земли и человечества
Кандидат в лауреаты Нобелевской премии доктор Мелвин Кук занимался исследованиями природных источников гелия в земной атмосфере. Радиоактивные элементы на Земле при распаде выделяют гелий, который высвобождается из пород и попадает в атмосферу, и лишь небольшое его количество уходит в космос.
Если бы Земле было миллиарды лет, то в атмосфере содержалось бы гелия на несколько порядков больше, чем сейчас. Согласно расчетам доктора Кука, возраст Земли очень мал и не может быть больше 1,8 миллиона лет.
Ежегодно на Землю падают тысячи метеоритов. И если бы геологические пласты образовывались за миллиарды лет, то нахождение в них древних метеоритов было бы обычно и часто. В действительности это случается крайне редко. Следовательно, геологические слои образовались очень быстро. Это сильно подтверждает настоящую концепцию о том, что геологические слои образовывались достаточно быстро вследствие тектонической катастрофы и последующей стратификации по механизму Берто.
Если бы Солнечная система существовала 5 миллиардов лет, то на Земле должен быть огромный слой пыли, толщиной в километры. Однако этого количества пыли на Земле нет. Конечно, пыль смывается дождями, но ее в больших количествах не содержится и на дне морей. Нет ее и в ледниках. А вот на Луне она должна бы сохраниться, потому что там нет дождей и ветров. На Луне должен бы быть слой пыли толщиной в несколько сотен метров! Именно так ученые и считали до полета американцев на Луну.
Однако когда американцы в 1969 году высадились на Луну, то они обнаружили, что слой пыли на Луне — всего около 1-3 сантиметров. Это явно свидетельствует о малом возрасте Луны и Солнечной системы. А под слоем пыли находится порода, настолько твердая, что едва поддавалась, когда ее сверлили.
Ясно, что возраст Луны, а следовательно, и Солнечной системы меньше миллионов лет, и уж намного меньше 5 миллиардов лет. Еще известный английский физик Кельвин обратил внимание на тот факт, что удаление Луны от Земли свидетельствует о молодости Солнечной системы: Луна никогда не была ближе к Земле, чем предел Роша, так как иначе ее разорвало бы гравитацией Земли.
С помощью демографического расчета тоже можно убедиться в том, что возраст человечества на Земле очень мал — всего лишь тысячи лет. Если среднее количество детей (вступивших в брак) в семье 2с — с мальчиков и с девочек. Тогда в первом поколении будет с семей, а во втором — 2с² человек и т. д. Численность n-го поколения при средней продолжительности жизни х поколений и при среднем количестве 2с детей выражается формулой:
Если даже мы занизим реальные показатели, то есть если считать, что средняя продолжительность жизни (с учетом войн, эпидемий) около 35 лет (т. е. х=1), возраст поколения тоже — около 35 лет, и среднее количество детей в семье 2,2 (т. е. с =1,1), то согласно расчету, население Рn=6 миллиардов человек достигнет при 229-м поколении, то есть за время около 8000 лет.
Понятно, что возраст человечества не может исчисляться миллионами лет. Даже если мы допустим, что население росло значительно медленнее, практически с нулевым приростом (что само по себе противоречиво и очень спорно), то все равно за предполагаемый миллион лет на Земле жили бы миллиарды миллиардов людей.
Наша общая беда и беда всей человеческой культуры состоит в том, что археологи и палеонтологи, прекрасно зная о недостатках определения возраста по скорости осадконакопления, продолжают пользоваться этим методом. Не дай Бог «высунуться», нарушить тишину консервативного храма науки! Тогда уже ничего хорошего не жди: будешь вечно непризнанным со всеми вытекающими отсюда последствиями.
В связи с этим приведу слова А. Олейникова (геолог, доктор геолого-минералогических наук) о методе определения геологического возраста по скорости осадконакопления:
«Исследования в этом направлении велись одновременно во многих странах, но результаты, вопреки ожиданиям, оказались неутешительными. Стало очевидным, что даже одинаковые породы в сходных природных условиях могут накапливаться и выветриваться с самой различной скоростью, и установить какие-либо точные закономерности этих процессов почти невозможно.
Например, из древних письменных источников известно (ссылка на официальную хронологию), что египетский фараон Рамзес II царствовал около 3000 лет назад. Здания, которые были при нем возведены, сейчас погребены под трехметровой толщей песка. Значит, за тысячелетие здесь отлагался приблизительно метровый слой песчаных наносов. В то же время в некоторых областях Европы ЗА ТЫСЯЧУ ЛЕТ накапливается всего 3 сантиметра осадков. Зато в устьях лиманов на юге Украины такое же количество осадков отлагается ЕЖЕГОДНО».
Из книги Александра Богданова «Тайны пропавшей цивилизации» (2010)
История планеты Земля от ее рождения до наших дней
Наша прекрасная сине-зеленая планета, наполненная жизнью, Земля, не всегда была такой же в прошлом. От огненного шара до ледяного шара Земля прошла долгий путь, пока глаза первого человека не открылись, чтобы взглянуть на эти чудеса.
Земля — одна из скалистых планет в нашей солнечной системе. По оценкам, Солнечная система сейчас находится в разгар своей жизни, что означает, что еще через 4,5 миллиарда лет наступит конец Земли, как и всех живых существ, населяющих ее. Кто знает, будет ли человек существовать к тому времени.
По сравнению с долгой жизнью Земли люди жили всего несколько десятых секунды. История Земли начинается с насильственного, удушающего и ядовитого прошлого, несовместимого с жизнью. Этот аспект нашей планеты, без сомнения, был бы очень недружелюбен к нам, и он был больше похож на ад, которым сегодня является Венера.
По прошествии сотен миллионов лет Земля постепенно приобрела характеристики, которые сделали ее пригодным для жизни раем сегодня. До сих пор мы не знаем ни одной другой планеты с характеристиками Земли.
История нашей планеты — это история, полная катастрофических событий, а также периодов абсолютного и нерушимого спокойствия, смены континентов, океанов, полных опасностей, извержений вулканов и неумолимой жизненной борьбы за адаптацию и выживание.
Какое будущее ждет Землю? Это другая история. А пока давайте рассмотрим захватывающее прошлое планеты Земля.
5000 миллионов лет назад: рождение Солнечной системы
Если бы мы могли вернуться на пять миллиардов лет назад, у нас не было бы места, на котором можно было бы опереться. Вместо этого мы будем созерцать кольцо пыли вокруг новорожденной звезды. Мы являемся свидетелями рождения нашей солнечной системы.
Через несколько сотен миллионов лет гравитация превратила пыль в камни, а камни в протопланету.
4,5 миллиарда лет назад: рождение Земли
Вначале Земля была большим шаром расплавленной породы, горящим, как ад. Подсчитано, что когда она родилась, на ее поверхности была температура около 1200 ºC. Вероятно, там был водяной пар, углекислый газ и азот, но не было кислорода. Не было никаких континентов, только океан лавы.
Тея сталкивается с Землей: рождение Луны
Молодая планета размером с Марс движется к Земле на скорости 15 километров в секунду, в 20 раз быстрее пули. Она называется Theia. Это была еще одна новорожденная скалистая протопланета внутри нашей солнечной системы.
Наконец, происходит планетарная катастрофа, извергнувшая большое количество материала наружу. Мусор от столкновения — это то, что позже сформирует естественный спутник. После столкновения обломки оставались кольцеобразными, как у Сатурна, в течение нескольких миллионов лет и только потом наша сформировалась наша Луна.
Тогда Земля вращалась быстрее, и один день длился всего шесть часов.
3,9 миллиарда лет назад: вода начинает править Землей
Есть две гипотезы о наличии жидкой воды на Земле. Во-первых, она постепенно заполняла поверхность, падая, путешествуя на астероидах, поражавших нашу планету в течение 20 миллионов лет. Другая гипотеза состоит в том, что вода присутствовала с самого начала, скрытая под коркой.
На данный момент в истории Земли океаны правят нашей планетой. Но до сих пор нет никаких следов какой-либо формы жизни, даже микроорганизмов.
Примитивный бульон: появляются первые формы жизни
Согласно теории панспермии, метеориты принесли незаменимые аминокислоты для жизни и отложили их на дне океанов. Вода теперь содержит одноклеточные организмы, первые формы жизни на Земле.
3,8 миллиарда лет назад: первые острова родились
Острова вулканического происхождения начинают разрушать поверхность океанов. В будущем эти острова объединятся, чтобы сформировать первые континенты. Вулканическая активность начинает заполнять атмосферу углекислым газом
3,5 миллиарда лет назад: строматолиты, первые сложные формы жизни
Бактериальные колонии, называемые строматолитами, являются первыми сложными формами жизни на Земле. Строматолиты начинают фотосинтез, превращая углекислый газ в глюкозу и вытесняя кислород наружу. Строматолиты постепенно начинают заполнять океан кислородом.
В течение сотен миллионов лет строматолиты продолжали заполнять океан кислородом, и атмосфера начала формироваться и сгущаться. Эти бактериальные колонии подготовили почву для появления других форм жизни на Земле.
1500 миллионов лет назад: образование Родинии
Вращение Земли продолжает замедляться, и теперь дни длятся 16 часов. После миллионов лет тектоники плит был сформирован первый суперконтинент, Родиния, очень засушливый внутри.
Наконец, около 800 миллионов лет назад, Родиния начала разрушаться из-за силы внутреннего тепла Земли, ядро которой все еще расплавлено.
750 миллионов лет назад: снежный период Земли
После интенсивной вулканической активности, которая стала причиной разрушения Родинии, образуется много углекислого газа, который поглощается камнями. Углекислого газа недостаточно для удержания солнечного тепла в атмосфере, что приводит к изменению климата и значительному снижению температуры. Мы вступили в самый длинный и интенсивный глобальный ледниковый период на нашей планете, в котором практически вся поверхность Земли оставалась покрытой слоем льда толщиной около трех километров, а средняя температура планеты составляла –50 ºC.
Наконец, 15 миллионов лет спустя вулканическая активность пробивает лед, и CO2 постепенно снова наполняет атмосферу. На этот раз без камней, которые могли бы улавливать углекислый газ, CO2 заполнял атмосферу, вызывая еще одно изменение климата и повышение температуры, что способствовало продолжению таяния льда.
Пока Земля была покрыта слоем льда, под замерзшей коркой, жидкая вода продолжала процветать. Когда лед тает, около 540 миллионов лет назад, происходит то, что палеонтологи называют кембрийским взрывом, то есть взрывом жизни кембрийского периода.
Теперь дни длятся 22 часа, температура становится снова мягкой и под водой множество удивительных многоклеточных форм жизни. Появляются десятки тысяч видов растений и животных: водоросли, трилобиты, губки, черви, аномалокарис… Эти животные являются предками современных насекомых. Picaias, зарождающийся позвоночник, также появился.
370 миллионов лет назад: жизнь начинает процветать на суше
Под водой существа защищены, но жизнь на земле была бы невозможна без озонового слоя. Так много кислорода от взрыва жизни под водой заполнило атмосферу, что, реагируя с солнечным светом, создало новый тип газа, названный озоном. Озон может поглощать смертельную радиацию от Солнца, делая жизнь возможной на суше. Утолщение озонового слоя послужило причиной появления первых видов растений на земле.
Но животные кембрийского взрыва столкнулись с исчезновением девонско-каменноугольной массы. Некоторые из выживших выйдут из воды и вскоре начнут колонизировать материк.
Со временем животные наполнили Землю. Мы находимся в середине палеозойской эры, когда крупные насекомые управляли планетой, как меганейра (на снимке).
Великое эволюционное продвижение, животные и растения перестают полагаться на воду, чтобы колонизировать Землю. Появляются первые рептилии, начинающие доминировать на планете.
252 миллиона лет назад: эпоха рептилий подходит к концу
В течение миллионов лет разные виды крупных животных доминировали на Земле. Это были не динозавры, а крупные рептилии, такие как горгонопы. Больше всего погибло после массового вымирания в пермско-триасовом периоде, третьего по величине вымирания, от которого пострадает Земля, и крупнейшего, которое она когда-либо испытывала.
95% живых существ погибнут, а выжившие виды унаследуют Землю.
190 миллионов лет назад: разрыв суперконтинента Пангея
Пангея знаменует собой конец палеозойской эры и начало мезозойской эры. Фрагменты Пангеи будут эскизом того, чем сегодня являются наши нынешние континенты.
Изменения на поверхности Земли заставляют животных приспосабливаться к новым условиям. Великие саурианцы теперь доминируют над землей и морями. 
66 миллионов лет назад: динозавры вымерли
66 миллионов лет назад правлению динозавров пришел конец. Астероид диаметром 11 километров столкнулся с Землёй. Последствия удара вызвали пятую массовую гибель на планете, известную как меловое-палеогеновое массовое вымирание. 76% видов исчезли, включая все виды динозавров, кроме предков птиц.
Это была отличная возможность для млекопитающих, которые в то время существовали только в виде мелких грызунов. Они смогли выжить под землей, питаясь корнями и зерном, пережив катаклизм и имея возможность процветать.
Антропоцен
Некоторые ученые говорят об антропоцене, о человеческом веке, как о новой геологической стадии Земли из-за глубоких последствий деятельности нашего вида на Земле.
В настоящее время наблюдаются свидетельства другого изменения климата, вызванного промышленной деятельностью человека, и мы находимся перед началом шестого массового вымирания.
Возраст Земли
Историю нашей планеты можно изучать по камням. Наиболее отчётливо видно возраст Земли в местах, подобных американскому Гранд Каньону. Он образовался за счёт потоков воды, разрушивших его стены и обнаживших слои почвы, формировавшие эти скалы на протяжении многих сотен тысяч лет.
Проводя исследования одного слоя за другим, геологи могут сложить картину того, как происходило образование земной коры. Тем не менее, одно лишь знание, что более глубокие слои старше вышележащих, ничего не может сказать о том, сколько лет нашей Земле.
История вычислений возраста планеты
В древние времена не существовало различий между понятиями «возраст Земли» и «возраст Вселенной». Все оценки этих сроков давались на основании Библии, согласно которой они составляли не больше нескольких тысяч лет.
Впервые научная оценка этому критерию была дана в 18 столетии одним из французских дипломатов. Беря за основу известные ему результаты геологических исследований, он смог получить приближённую к действительности цифру, равную 2,4 млрд лет. Прочие учёные того времени оценивали её гораздо меньшим значением. Так, Чарльз Дарвин утверждал, что эволюция видов происходит в течение сотен миллионов лет.
Другой учёный, лорд Кельвин, выдвинул свою модель остывания планеты, основанную на произвольном понятии теплопроводности земной коры, получив значение от 20 до 400 миллионов лет. Примерно такую же оценку дал и английский геолог, предположивший, что возраст Земли равен 96 миллионам лет. Точно столько же давали астрономы того времени Солнцу. В конце 19 века ирландский инженер и математик, давший максимальную на тот момент оценку в 4 млрд лет. Окончательную точку в споре о том, сколько Земле лет, поставило открытие радиоизотопного датирования в начале 20 столетия.
Данный метод позволил установить, что многие образцы, взятые из глубинных слоёв, были образованы миллиарды лет назад. Старейшие из найденных датировались 4,4 млрд лет. На основании различных астрономических наблюдений и исследовании образцов метеоритов был сделан вывод, что возраст Солнечной системы не может быть намного больше, чем возраст самых старых из найденных обломков, равный 4,56 млрд лет. Это позволяет установить предел образования нашей системы, а также установить примерное время образования нашей планеты. В середине 20 столетия, благодаря образцам, взятым из метеорита Каньон-Дьябло, было установлено, сколько лет планете Земля. Это значение было определено, как 4,5 млрд лет, а позднее уточнено до 4,55 млрд лет. По нынешние дни данная цифра не была опровергнута.
Основные методы определений даты образования планеты
«Часы», которые так долго искали учёные, желающие как можно точнее определить, сколько лет планете Земля, на самом деле можно найти в глубинах океанов, деревьях и даже скалах. Ими являются радиоактивные элементы, распадающиеся со временем и образующие другие вещества. Определение времени зарождения нашей планеты с помощью этих элементов называется радиометрическим датированием. Оно основано на знании того, что за единицу времени распадается строго определённое количество материала, не зависящая от исходной его массы.
Для примера можно использовать радиоуглеродный метод. Он основан на том, что все живые организмы, в процессе жизнедеятельности, поглощают не только обычный углерод, но и его радиоактивный изотоп. Принято считать, что их соотношение в воздухе и воде находится на постоянном уровне. Это означает, что такое соотношение должно быть и в организмах, поглощающих их. После смерти, даже спустя много лет, количество обычного углерода не изменяется, а вот его радиоактивный изотоп со временем распадается, уменьшая свою долю в процентном соотношении. Скорость его полураспада составляет 5730 лет. Путём нехитрых вычислений можно определить, сколько времени прошло с момента гибели организма.
Постоянство скорости распада радиоактивных элементов делает их практически идеальными часами, потому что они подчиняются строгим закономерностям.
Каким образом проверяют результаты вычислений
Ни один из известных способов, которые помогают определить возраст Земли, нельзя назвать абсолютно достоверным. Чтобы быть уверенными в правильности вычислений учёные проводят исследования сразу нескольких радиоактивных элементов. Проверяют результаты с помощью дублирующих тестов различных изотопов на одном и том же материале. Бывают случаи, что два метода показывают разные результаты.
Так, геологи, взяв образцы кораллового рифа из Карибского моря, измерили в нём содержание тория, урана и углерода. При возрасте коралла не больше 9 тысяч лет все методы показывают одинаковые результаты. При увеличении этого значения начинаются некоторые расхождения. При использовании уран-ториевого метода расчётный возраст составил около 20 тысяч лет. При углеродном – только 17 тысяч лет. Причина столь значительной разницы, по мнению учёных, кроется в недостаточной точности второго метода, который и до этого давал, как минимум, неоднозначные результаты. Нередко они были и вовсе сомнительными.
Степень надёжности измерения
Радиометрическое датирование не является абсолютно надёжным способом определения возраста Земли. Поэтому, проводя исследования, учёные рассматривают сразу два радиоактивных элемента одного материала. Причиной низкой точности может служить изменение содержания обычного углерода в атмосфере. Это могло происходить и в прошлом, а значит, соотношение обычного углерода и его изотопов может нелинейно изменяться в зависимости от периода, к которому относится найденный материал. Именно поэтому исследователи проводят такие же вычисления на других радиоактивных элементах этого материала.
Сколько лет Земле, Луне и всей Солнечной системе
Полураспад урана составляет 4,5 млрд лет. При измерении возраста некоторых образцов скал уран-ториевым методом выяснилось, что он составляет около 3,8 млрд лет. При определении возраста лунного грунта было установлено, что их возраст около 4,6 млрд лет, как и у метеоритов, упавших на нашу планету. Таким образом было принято, что возраст Земли составляет примерно 4,6 млрд лет, как и Луны и всей Солнечной системы.