BERAPA UMUR BUMI?

Send

Artikel ini berasal dari arkib Space Magazine, tetapi dikemas kini dengan video spiffy ini.

Berapa umur Bumi? Para saintis berpendapat bahawa Bumi berusia 4.54 bilion tahun. Sudah tentu, ini bukan kebetulan; Matahari dan planet-planet terbentuk bersama dari awan hidrogen yang tersebar berbilion tahun yang lalu.

Pada Sistem Suria awal, semua planet terbentuk di nebula suria; sisa-sisa yang tersisa dari pembentukan Matahari. Zarah-zarah kecil debu dikumpulkan bersama menjadi objek yang lebih besar dan lebih besar - kerikil, batu, batu, dan lain-lain - sehingga terdapat banyak planetoid di Sistem Suria. Planetoid ini bertabrakan bersama dan akhirnya cukup bersatu untuk menjadi seukuran Bumi.

Pada suatu ketika dalam sejarah awal Bumi, sebuah planet dengan ukuran Mars menghancurkan planet kita. Perlanggaran yang dihasilkan menghantar serpihan ke orbit yang akhirnya menjadi Bulan.

Bagaimana para saintis mengetahui bahawa Bumi berusia 4.54 bilion tahun? Sebenarnya sukar untuk diberitahu dari permukaan planet sahaja, kerana tektonik plat sentiasa membentuk semula permukaannya. Bahagian permukaan yang lebih lama meluncur di bawah plat yang lebih baru untuk dikitar semula di teras Bumi. Batu-batu tertua yang pernah dijumpai di Bumi berusia 4.0 - 4.2 bilion tahun.

Para saintis menganggap bahawa semua bahan dalam Sistem Suria terbentuk pada masa yang sama. Pelbagai bahan kimia, dan khusus isotop radioaktif terbentuk bersama. Oleh kerana mereka merosot dalam kadar yang sangat diketahui, isotop ini dapat diukur untuk menentukan berapa lama unsur-unsur itu ada. Dan dengan mengkaji meteorit yang berlainan dari lokasi yang berlainan di Sistem Suria, para saintis mengetahui bahawa planet-planet yang berlainan semuanya terbentuk pada masa yang sama.

Kaedah Gagal untuk Mengira Umur Bumi
Kaedah kami yang tepat dan tepat untuk mengukur usia Bumi datang pada akhir siri jangka panjang yang dibuat melalui sejarah. Para saintis pandai menemui ciri-ciri mengenai Bumi dan Matahari yang berubah dari masa ke masa, dan kemudian mengira berapa umur planet Bumi dari itu. Malangnya, mereka semua cacat kerana pelbagai alasan.

Turunnya Aras Laut - Benoit de Maillet, seorang antropologi Perancis yang hidup dari 1656-1738 dan menduga (tidak betul) bahawa fosil di ketinggian tinggi bermaksud Bumi pernah diliputi oleh lautan besar. Lautan ini telah diambil 2 bilion tahun untuk menguap ke permukaan laut semasa. Para saintis meninggalkan ini apabila mereka menyedari bahawa permukaan laut secara semula jadi naik dan turun.
Penyejukan Bumi – William Thompson, yang kemudian dikenal sebagai Lord Kelvin, menganggap bahawa Bumi pernah menjadi bola batu cair dengan suhu Matahari yang sama, dan sejak itu telah menyejukkan. Berdasarkan andaian ini, Thompson mengira bahawa Bumi mengambil tempat antara 20 dan 400 juta tahun untuk menyejukkan ke suhu semasa. Sudah tentu, Thompson membuat beberapa andaian yang tidak tepat, mengenai suhu Matahari (itu benar-benar 15 juta darjah Kelvin pada intinya), suhu Bumi (dengan inti cairnya) dan bagaimana Matahari terbuat dari hidrogen dan Bumi adalah diperbuat daripada batu dan logam.
Penyejukan Matahari - Pada tahun 1856, ahli fizik Jerman Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz berusaha untuk mengira usia Bumi dengan penyejukan Matahari. Dia mengira bahawa Matahari akan diambil 22 juta tahun untuk merembes ke diameter dan suhu semasa dari awan gas dan habuk yang tersebar. Walaupun ini tidak tepat, Helmholtz dengan tepat mengenal pasti bahawa sumber panas Matahari didorong oleh pengecutan graviti.
Hakisan Batu - Dalam bukunya, The Origin of Species by Means of Natural Selection, Charles Darwin mengusulkan agar hakisan simpanan kapur mungkin memungkinkan pengiraan usia minimum planet ini. Darwin menganggarkan bahawa pembentukan kapur di wilayah Weald di England mungkin telah diambil 300 juta tahun untuk cuaca seperti sekarang.

Orbit Bulan - George Darwin, putera Charles Darwin, menebak bahwa Bulan mungkin terbentuk dari Bumi, dan melayang ke lokasi sekarang. Teori pembelahan mengemukakan bahawa putaran cepat Bumi menyebabkan sebilangan planet berputar ke angkasa. Darwin mengira bahawa ia telah mengambil Bulan sekurang-kurangnya 56 juta tahun untuk mencapai jaraknya sekarang dari Bumi. Kita sekarang tahu Bulan mungkin terbentuk ketika objek berukuran Mars menghantam Bumi berbilion tahun yang lalu.
Keasinan Lautan - Pada tahun 1715, ahli astronomi terkenal Edmund Halley mengusulkan agar kemasinan lautan dapat digunakan untuk menganggarkan usia planet ini. Halley memerhatikan bahawa lautan dan tasik yang diberi makan oleh sungai sentiasa menerima lebih banyak garam, yang kemudian tersekat ketika air menguap. Seiring waktu, air akan menjadi lebih asin dan lebih asin, memungkinkan anggaran berapa lama proses ini telah berjalan. Berbagai ahli geologi menggunakan kaedah ini untuk meneka bahawa Bumi berada di antara Berumur 80 dan 150 juta tahun. Kaedah ini cacat kerana saintis tidak menyedari bahawa proses geologi juga mengeluarkan garam dari air.

Tarikh Radiometrik Menyediakan Kaedah yang Tepat untuk Mengetahui Zaman Bumi
Pada tahun 1896, ahli kimia Perancis A. Henri Becquerel menemui radioaktiviti, proses di mana bahan merosot menjadi bahan lain, membebaskan tenaga. Ahli geologi menyedari bahawa bahagian dalam Bumi mengandungi sejumlah besar bahan radioaktif, dan ini akan membuang pengiraan mereka untuk usia Bumi. Walaupun penemuan ini menunjukkan kelemahan dalam kaedah mengira usia Bumi sebelumnya, ia memberikan kaedah baru: temu janji radiometrik.

Ahli geologi mendapati bahawa bahan radioaktif merosakkan unsur-unsur lain pada kadar yang sangat dapat diramalkan. Sebilangan bahan merosot dengan cepat, sementara yang lain boleh memakan masa berjuta-juta atau bahkan berbilion tahun untuk reput sepenuhnya. Ernest Rutherford dan Frederick Soddy, yang bekerja di Universiti McGill, menentukan bahawa separuh daripada setiap isotop unsur radioaktif merosot ke isotop lain pada kadar yang ditetapkan. Contohnya, jika anda mempunyai jumlah Thorium-232 yang ditetapkan, separuh daripadanya akan merosot selama satu bilion tahun, dan separuh dari jumlah itu akan merosot dalam satu bilion tahun lagi. Inilah sumber istilah “separuh hayat”.

Dengan mengukur separuh hayat isotop radioaktif, ahli geologi dapat membina tangga pengukuran yang memungkinkan mereka mengira usia formasi geologi, termasuk Bumi. Mereka menggunakan peluruhan uranium menjadi pelbagai isotop plumbum. Dengan mengukur jumlah tiga isotop timbal yang berlainan (Pb-206, Pb-207, dan Pb-208 atau Pb-204), ahli geologi dapat mengira berapa banyak Uranium pada asalnya dalam sampel bahan.

Sekiranya Sistem Suria terbentuk dari kumpulan materi yang sama, dengan isotop Pb yang diedarkan secara seragam, maka semua objek dari kumpulan bahan tersebut harus menunjukkan jumlah isotop yang serupa. Juga, dari masa ke masa, jumlah Pb-206 dan Pb-207 akan berubah kerana kerana isotop ini adalah produk akhir dari kerosakan uranium. Ini menjadikan jumlah plumbum dan uranium berubah. Semakin tinggi nisbah uranium-ke-plumbum batu, semakin banyak nilai Pb-206 / Pb-204 dan Pb-207 / Pb-204 akan berubah mengikut masa. Sekarang, dengan andaian bahawa sumber sistem Suria juga diedarkan secara seragam dengan isotop uranium, maka anda dapat melukis garis data yang menunjukkan plot plumbum-ke-uranium dan, dari cerun garis, jumlah masa yang telah berlalu sejak kumpulan jirim menjadi terpisah menjadi objek individu yang dapat dikira.

Bertram Boltwood menggunakan kaedah ini untuk menjumpai 26 sampel batu yang berlainan, dan mendapati bahawa mereka telah terbentuk antara Berumur 92 dan 570 juta tahun, dan penyempurnaan lebih lanjut pada teknik ini memberi usia antara 250 juta hingga 1.3 bilion tahun.

Ahli geologi menjelajah Bumi, mencari formasi batuan tertua di planet ini. Batu permukaan tertua terdapat di Kanada, Australia dan Afrika, dengan usia bermula dari 2.5 hingga 3.8 bilion tahun. Batu yang paling tua ditemui di Kanada pada tahun 1999, dan dianggarkan berusia lebih dari 4 bilion tahun.

Ini menetapkan usia minimum untuk Bumi, tetapi berkat proses geologi seperti luluhawa dan tektonik lempeng, masih boleh lebih tua.

Meteorit sebagai Jawapan Akhir Zaman Bumi
Masalah dengan mengukur usia batu di Bumi adalah bahawa planet ini mengalami perubahan geologi yang berterusan. Tektonik plat sentiasa mengitar semula bahagian Bumi, menyatukannya dan menyembunyikan kawasan tertua di planet ini selama-lamanya. Tetapi dengan mengandaikan bahawa semua yang ada di Sistem Suria terbentuk pada masa yang sama, meteorit di angkasa tidak terpengaruh oleh cuaca dan lempeng tektonik di Bumi.

Ahli geologi menggunakan objek murni ini, seperti meteorit Canyon Diablo (serpihan asteroid yang berdampak di Kawah Barringer) sebagai cara untuk mencapai usia sebenar Sistem Suria, dan oleh itu Bumi. Dengan menggunakan sistem temu janji radiometrik pada meteorit ini, ahli geologi dapat menentukan bahawa Bumi adalah Berumur 4.54 bilion tahun dalam margin kesalahan sekitar 1%.

Sumber:
Memahami Ilmu - Lord Kelvin
USGS Zaman Bumi
Jam Ilmiah Lord Kelvin yang Gagal
Peranan Pereputan Radioaktif
Cast Astronomi Episod 51: Bumi
Formasi Batu Tertua Dijumpai