Возраст Земли и методы его определения¶

Возраст Земли — научно обоснованная оценка времени, прошедшего с момента формирования планеты из протопланетного облака до современности. Согласно современным данным, он составляет приблизительно 4,54 миллиарда лет (с погрешностью около 1 %). Эта величина установлена на основе радиометрического датирования древнейших земных минералов, метеоритов и лунных образцов и согласуется с моделями формирования Солнечной системы.

¶История представлений

До XVIII века в европейской науке господствовали религиозные хронологии. В 1650 году ирландский архиепископ Джеймс Ашер на основе библейских родословий вычислил дату сотворения мира — 4004 год до н. э., что давало Земле возраст около 6 тысяч лет. Сходные оценки предлагали и другие богословы.

Первые естественно-научные оценки появились в эпоху Просвещения. В 1779 году французский естествоиспытатель Жорж-Луи Леклерк де Бюффон, экспериментируя с охлаждением раскалённых металлических шаров, оценил возраст Земли в 75 тысяч лет. В XIX веке Уильям Томсон (лорд Кельвин), исходя из скорости остывания планеты, получил оценки от 20 до 400 миллионов лет, что противоречило геологическим и биологическим данным.

Прорыв произошёл после открытия радиоактивности в конце XIX века. В 1907 году американский химик Бертрам Болтвуд применил уран-свинцовый метод к минералам и получил первые радиометрические датировки, превышавшие миллиард лет. В 1953 году американский геохимик Клэр Паттерсон, изучая изотопный состав свинца в метеоритах, вычислил возраст Земли — около 4,55 миллиарда лет. Эта оценка практически не изменилась за последующие десятилетия.

¶Методы датирования

¶Радиометрический метод

Основой служит закон радиоактивного распада: зная период полураспада изотопа и соотношение материнских и дочерних элементов в образце, можно вычислить время его образования. Наиболее употребительные системы:

¶Датирование цирконов

Наиболее древние из известных земных минералов — цирконы из района Джек-Хиллс в Западной Австралии, возраст которых оценивается в 4,4 миллиарда лет. Древнейшие цельные породы — формации Акаста в Канаде (около 4,03 млрд лет) и Исуа в Гренландии (около 3,8 млрд лет). Эти находки показывают, что земная кора существовала уже в первые сотни миллионов лет после образования планеты.

¶Метеоритный метод

Поскольку Земля и метеориты формировались из одного протопланетного облака, их возраст должен быть близок. Датирование метеоритов, в частности кальций-алюминиевых включений в углистых хондритах, даёт значения 4,567 миллиарда лет. Именно эта величина часто принимается за момент начала формирования Солнечной системы и служит верхней границей возраста Земли.

¶Формирование планеты

Современная модель аккреции предполагает, что Земля образовалась за несколько десятков миллионов лет путём столкновения и слипания планетезималей. На раннем этапе планета была расплавленной; тяжёлые элементы (железо, никель) опускались к центру, формируя ядро, а лёгкие силикаты образовывали мантию и кору. Предполагается, что около 4,5 миллиарда лет назад произошло столкновение с крупным телом (гипотеза Тейи), приведшее к образованию Луны.

В первые сотни миллионов лет поверхность подвергалась интенсивной метеоритной бомбардировке. Древнейшие сохранившиеся породы моложе возраста самой планеты, поскольку ранняя кора была многократно переработана тектоническими и эрозионными процессами.

¶Значение и уточнения

Возраст Земли — фундаментальная величина для геологии, палеонтологии, эволюционной биологии и планетологии. Она задаёт временные рамки для геохронологической шкалы, включающей эоны, эры, периоды и эпохи. Современные оценки возраста планеты уточняются по мере совершенствования масс-спектрометрии и анализа изотопов.

Следует различать возраст Земли как планеты (около 4,54 млрд лет) и возраст древнейших горных пород или минералов, которые моложе. Расхождение объясняется постоянным обновлением земной коры в результате тектоники плит и эрозии.

¶Критика и дискуссии

В ряде религиозных и псевдонаучных концепций, в частности в младоземельном креационизме, возраст Земли оценивается в несколько тысяч лет. Эти представления противоречат данным радиометрии, астрофизики и геологии и не признаются научным сообществом. Отдельные дискуссии в науке касаются не самого возраста планеты, а точности датировок древнейших пород и хронологии ранних этапов формирования Солнечной системы.

¶Источники

• Patterson C. Age of meteorites and the Earth. Geochimica et Cosmochimica Acta, 1956.
• Wilde S. A. et al. Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago. Nature, 2001.
• Дейли Р. Земля: происхождение и строение. Научные публикации по геохронологии.
• Материалы по геохронологической шкале Международной комиссии по стратиграфии.