عمر الأرض

إنه ، على الأقل في الوقت الحالي ، الكوكب الوحيد الذي توجد عليه الحياة. إنها المسافة الصحيحة تمامًا من الشمس بحيث يمكن أن يكون هناك ماء في شكل سائل ودرجة حرارة مريحة بما يكفي لنمو ملايين النباتات والحيوانات. الارض.

كم عمر الأرض؟ لقد كانت رحلتها لتصبح ما هي عليه اليوم طويلة ومليئة بالمخاطر. الفضاء الخارجي ليس مكانًا آمنًا. ولكن ما هو عمر الأرض وكيف تم حسابه؟

كم عمر الأرض؟

على الرغم من عدم وجود رقم دقيق، إلا أنه من المعروف أن عمر كوكبنا يبلغ حوالي 4.500 مليار سنة . وقد تمكن الجيولوجيون والجيوفيزيائيون من حساب عمره عن طريق قياس معدل تحلل عنصر اليورانيوم المشع إلى رصاص. كما استخدموا تقنيات التأريخ الإشعاعي لتحديد عمر النيازك، وهو ما يُشابه عمر الأرض والقمر.

أقدم معدن معروف هو الزركون من منطقة جاك هيلز في غرب أستراليا، ويُقدّر عمره بنحو 4.404 مليار سنة. أما أقدم النيازك المكتشفة في النظام الشمسي، وهي شوائب غنية بالكالسيوم والألومنيوم، فيبلغ عمرها 4.567 مليار سنة. وهذا يعني أن النظام الشمسي بدأ بالتشكل قبل 4.567 مليار سنة.

تنص إحدى الفرضيات على أن الأرض بدأت في التكون بعد فترة وجيزة من ظهور النيازك ، لكن ليس من الممكن بعد تحديد عمرها بدقة.

النظريات الأولى

لفترة طويلة، ساد الاعتقاد بأن كوكب الأرض كان موجودًا دائمًا، إلى أن بدأ علماء الطبيعة بفهم التغيرات المختلفة التي مرّ بها الكوكب من خلال دراسة طبقاته الجيولوجية. وكان نيكولاس ستينو من أوائل من أدركوا الصلة بين البقايا الأحفورية وهذه الطبقات. ففي حوالي عام 1790، افترض عالم الطبيعة البريطاني ويليام سميث أنه إذا احتوت طبقتان صخريتان في موقعين مختلفين على بقايا أحفورية متشابهة، فمن المرجح جدًا أن كلتا الطبقتين تعودان إلى الفترة نفسها. وبعد سنوات، حسب ابن أخيه، جون فيليبس، باستخدام هذه التقنيات، أن عمر الأرض يبلغ حوالي 96 مليون سنة.

اعتقد عالم الطبيعة ميخائيل لومونوسوف أن الأرض تشكلت بمعزل عن بقية الكون، قبل ذلك بمئات آلاف السنين. وفي عام ١٧٧٩، أجرى عالم الطبيعة الفرنسي كونت دي بوفون تجربةً: صنع فيها مجسمًا مصغرًا للكرة الأرضية بتركيب مشابه لتركيب الأرض، ثم قاس معدل تبريده. وبهذه الطريقة، قدّر عمر الأرض بنحو ٧٥ ألف سنة.

لكن لم يُطرح هذا الافتراض إلا في عام 1830 على يد عالم جيولوجيا يُدعى تشارلز لايل، حيث اقترح أن الكوكب يتغير باستمرار. ورغم أن هذا يبدو طبيعياً ومنطقياً تماماً بالنسبة لنا اليوم، إلا أنه كان نظرية جديدة تماماً في ذلك الوقت، إذ كان الناس يعتقدون أن الكوكب ثابت، ولا يتغير إلا بفعل الكوارث الطبيعية.

الحسابات

في عام 1862، نشر الفيزيائي ويليام طومسون من غلاسكو سلسلة من الحسابات التي قدّرت عمر كوكبنا بين 24 مليون و400 مليون سنة. وقد افترض اللورد كلفن، كما عُرف لاحقًا، أن الأرض تشكلت ككرة منصهرة من الصخور، وحسب المدة التي استغرقتها عملية التبريد للوصول إلى متوسط ​​درجة حرارتها الحالية (14 درجة مئوية). ومع ذلك، لم يكن الجيولوجيون مقتنعين تمامًا بصحة هذه الفرضية.

اقترح تشارلز داروين، الذي درس أعمال لايل، نظريته في الانتخاب الطبيعي، وهي عملية تتطلب سلسلة من التغيرات في الكائنات الحية، وبالطبع، وقتًا كافيًا لحدوث هذه التغيرات. ولذلك، اعتقد أن 400 مليون سنة فترة زمنية غير كافية.

في عام 1856، قدّم الفيزيائي الألماني هيرمان فون هيلمهولت، وفي عام 1892، قدّم الفلكي الكندي سيمون نيوكومب، حساباتهما الخاصة. قدّر الأول عمر الشمس بـ 22 مليون سنة، بينما قدّره الثاني بـ 18 مليون سنة. توصّل العالمان إلى هذه الأرقام بحساب المدة الزمنية التي استغرقتها الشمس لتتطور إلى قطرها وشدتها الحاليين من السديم الغازي والغباري الذي تشكّلت منه.

تطوير التأريخ الإشعاعي

يمكننا حاليًا الحصول على فكرة عن عمر الصخور والمعادن بفضل التأريخ الإشعاعي، وهو إجراء طوره آرثر هولمز في بداية القرن العشرين، ويعتمد على نسب نظير يسمى الأصل وواحد أو أكثر من النسل المعروف عمر النصف له.

تم نشر التأريخ الإشعاعي لأول مرة في عام 1907 من قبل بيرتران بولتوود وهو اليوم المصدر الرئيسي للمعلومات حول عمر الصخور ، أو كوكب الأرض نفسه. هناك طرق مختلفة للتعارف وهي:

• طريقة الكربون 14: إنه مفيد للتأريخ في علم الآثار والأنثروبولوجيا وعلم المناخ وعلم المحيطات وعلم الآثار والجيولوجيا الحديثة.
• طريقة البوتاسيوم والأرجون: يستخدم في الجيولوجيا.
• طريقة الروبيديوم - الإترونتيوم:يتم استخدامه في تأريخ الصخور الأرضية القديمة وكذلك العينات القمرية.
• طرق الثوريوم 230: تستخدم في تأريخ رواسب المحيط القديمة جدًا.
• طرق الرصاص: يستخدم في الجيولوجيا.

وهكذا، أجرى هولمز قياسات على عينات صخرية، وفي عام 1911 خلص إلى أن أقدمها يبلغ من العمر 1.6 مليار سنة. إلا أن هذه الحسابات لم تكن دقيقة تمامًا. بعد ذلك بعامين، نُشرت نتائج تُظهر أن للعناصر نظائر، وهي أشكال مختلفة ذات كتل متباينة. وفي ثلاثينيات القرن العشرين، تبيّن أن للنظائر نوى تتكون من أعداد مختلفة من الجسيمات المتعادلة، أو النيوترونات.

تم تجاهل أعمال هولمز حتى عشرينيات القرن العشرين، حين أقرّ أعضاء الجمعية البريطانية لتقدم العلوم، في اجتماعها السنوي عام ١٩٢١، أن عمر الكوكب يبلغ بضعة مليارات من السنين، وأن التأريخ الإشعاعي موثوق. وفي عام ١٩٢٧، نشر هولمز كتابه "عمر الأرض: مدخل إلى الأفكار الجيولوجية"، الذي قدّر فيه عمر الأرض بما يتراوح بين ١.٦ و٣ مليارات سنة.

في حوالي عام ١٩٣١، عيّن المجلس الوطني للبحوث التابع للأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة لجنةً لتحديد عمر الأرض. ودُعي هولمز، لكونه أحد القلائل الملمين بتقنيات التأريخ الإشعاعي، للانضمام إلى اللجنة. وخلص تقريرهم إلى أن التأريخ الإشعاعي هو الطريقة الموثوقة الوحيدة لتحديد تسلسل الزمن الجيولوجي.

وأخيرًا، قام سي سي باترسون بحساب عمر الأرض في عام 1956 باستخدام تأريخ النظائر لسلسلة اضمحلال اليورانيوم والرصاص في النيازك.

لا يزال كوكبنا أمامه ملايين السنين من العمر. إذا كانت النظرية في النهاية أن الشمس "تبتلع" الأرض عندما تتحول إلى عملاق أحمر ، فيمكننا أن نكون على يقين تقريبًا من أنها ستستمر في الدوران حول الشمس لنحو 5 مليارات سنة.