История Земли запечатлена на ее камнях. В таких местах, как Большой Каньон, вода, разрушающая его стены, обнажает слои скал, из которых эти стены сформировались.
Поскольку старые слои лежат под новыми, геологи могут получить некоторое представление о том, как складывалась земная кора. Но знание того, что глубоко лежащие слои старше, ничего не говорит нам о том, каков их абсолютный возраст, то есть, сколько им лет.
Как раньше вычисляли возраст Земли?
Ученые 19 века пытались вычислить возраст Земли, основываясь на сроках формированиях горных пород в новейшее время. Но они могли только гадать. Согласно их результатам, возраст нашей планеты колеблется от 3 миллионов лет до 1,5 миллиарда лет. Разброс в 500 раз, такой результат нельзя, конечно, назвать точным. Естественно, требовался другой способ. Ученым хотелось найти такие часы, которые, будучи заведенными в момент творения, продолжали бы идти до нашего времени. Посмотрев на такие часы, можно было бы точно указать возраст Земли.
С помощью чего можно точно вычислить возраст Земли?
И оказалось, что такие часы существуют: в скалах, деревьях и в океанических глубинах. Эти естественные часы — радиоактивные элементы, которые с течением времени распадаются с образованием других элементов. Определение возраста скал или окаменелостей с помощью радиоактивных элементов получило название радиометрического датирования. В единицу времени распадается строго определенная часть радиоактивного материала. Эта доля не зависит от массы исходного радиоактивного вещества.
Радиоуглеродный метод
Возьмем для примера радиоуглеродный метод. В его основе лежит тот факт, что живые организмы поглощают из воздуха и воды как обычный углерод-12, так и его радиоактивный изотоп — углерод-14. Допускают, что соотношение двух этих изотопов в воде и воздухе остается постоянным.
Именно в таком соотношении изотопы углерода содержатся в живых организмах. Когда организм прекращает свое бренное существование, то по прошествии многих лет, количество обычного углерода в его останках остается таким же, каким оно было в момент смерти, а радиоактивный изотоп распадается (углерод- 14). Этот изотоп распадается наполовину в течение 5730 лет. Так что по измерению соотношения двух изотопов углерода в останках когда-то жившего организма ученые могут установить возраст этих останков.
Проверка результатов
Конечно, ни один из способов датировки не может считаться полностью надежным. Поэтому геологи для верности исследуют несколько радиоактивных элементов, например уран или торий в дополнение к углероду-14. Ученые проверяют свои результаты, проводя дублирующие тесты с разными радиоактивными изотопами на одном и том же материале. Иногда два метода дают разные результаты. Например, геологи взяли для исследования пробы кораллового рифа у берегов Барбадоса.
Измерили содержание углерода, а так же урана и тория. Если коралл «молод», то есть не старше 9000 лет, то все методы дают одинаковые результаты. Но если коралл оказался старше, то результаты могут быть не однозначными. Уран-ториевый метод установил возраст коралла 20000 лет, а углеродный — толь ко 17000 лет. В чем причина столь большой разницы? И какой метод более точен? Ученые считают, что уран-ториевый метод метод более точен, потому что радиоуглеродный метод и раньше давал не однозначные или вовсе сомнительные результаты.
Надежность методов измерения возраста
Метод радиометрического датирования не является абсолютно надежным. Поэтому ученые исследуют два различных радиоактивных элемента одного и того же материала. Причина может заключаться в том, что, например, в последние годы содержание углерода-14 в атмосфере увеличилось, а значит, оно могло меняться в ту или другую сторону и в прошлом. Если отношение углерода-14 к углероду-12 менялось, то радиоуглеродный метод не может надежно определить возраст останков древних организмов, так как он основан на том, что содержание радиоактивного угле рода в атмосфере и воде остается без изменения.
Возраст Земли, Луны и Солнечной системы
Период полураспада урана 4,5 миллиарда лет. Измерения возраста некоторых скальных пород Земли уран-ториевым методом показали, что им около 3,8 миллиарда лет. Как узнать, насколько раньше образовалась наша планета? Исследуя образцы лунного грунта, доставленные астронавтами из лунной экспедиции, ученые нашли, что их возраст около 4,6 миллиарда лет, так же как и возраст метеоритов, прилетевших на Землю из близко лежащих областей Солнечной системы. Поэтому ученые полагают, что вся Солнечная система, включая Луну и Солнце, образовалась приблизительно 4,6 миллиарда лет назад.
