كم عمر الأرض؟

صورة `` Blue Marble '' للأرض مأخوذة من جهاز VIIRS على متن القمر الصناعي لرصد الأرض التابع لناسا - Suomi NPP - في 4 يناير 2012.

(الصورة: © NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring)

لا تمتلك Planet Earth شهادة ميلاد لتسجيل تكوينها ، مما يعني أن العلماء أمضوا مئات السنين يكافحون لتحديد عمر الكوكب. لذا ، كم عمر الأرض؟

من خلال تحديد تاريخ الصخور في قشرة الأرض المتغيرة باستمرار ، وكذلك الصخور في جيران الأرض ، مثل القمر والنيازك الزائرة ، حسب العلماء أن الأرض عمرها 4.54 مليار سنة ، مع نطاق خطأ يبلغ 50 مليون سنة.

كم عمر صخورك؟

قام العلماء بعدة محاولات لتاريخ الكوكب على مدى 400 عام الماضية. لقد حاولوا التنبؤ بالعمر بناءً على تغير مستويات سطح البحر ، والوقت الذي تستغرقه الأرض أو الشمس لتبرد لتقديم درجات الحرارة ، وملوحة المحيط. مع تقدم تقنية المواعدة ، أثبتت هذه الطرق أنها غير موثوقة. على سبيل المثال ، ثبت أن صعود وسقوط المحيط عملية دائمة التغير بدلاً من أن تتدهور تدريجيًا.

وفي محاولة أخرى لحساب عمر الكوكب ، تحول العلماء إلى الصخور التي تغطي سطحه. ومع ذلك ، نظرًا لأن تكتونيات الصفائح تتغير باستمرار وتجدد القشرة الأرضية ، فقد تم إعادة تدوير الصخور الأولى منذ فترة طويلة ، وصهرها وإعادتها إلى نتوءات جديدة.

يجب على العلماء أيضًا مواجهة قضية تسمى عدم التوافق الكبير ، حيث تظهر طبقات الرواسب الصخرية المفقودة (في جراند كانيون ، على سبيل المثال ، هناك 1.2 مليار سنة من الصخور التي لا يمكن العثور عليها). هناك تفسيرات متعددة لهذا عدم التوافق. في أوائل عام 2019 ، اقترحت إحدى الدراسات أن العصر الجليدي العالمي تسبب في طحن الأنهار الجليدية في الصخور ، مما تسبب في تفككها. ثم قامت تكتونية الصفائح بإلقاء الصخور المسحوقة مرة أخرى إلى داخل الأرض ، وإزالة الأدلة القديمة وتحويلها إلى صخرة جديدة.

في أوائل القرن العشرين ، قام العلماء بتحسين عملية التأريخ الإشعاعي. وقد أظهر بحث سابق أن نظائر بعض العناصر المشعة تتحلل إلى عناصر أخرى بمعدل يمكن التنبؤ به. من خلال فحص العناصر الموجودة ، يمكن للعلماء حساب الكمية الأولية للعنصر المشع ، وبالتالي الوقت الذي تستغرقه العناصر لتتحلل ، مما يسمح لها بتحديد عمر الصخور.

أقدم الصخور على الأرض التي تم العثور عليها حتى الآن هي Acasta Gneiss في شمال غرب كندا بالقرب من Great Slave Lake ، التي يبلغ عمرها 4.03 مليار سنة. ولكن يمكن العثور على الصخور التي يزيد عمرها عن 3.5 مليار سنة في جميع القارات. تفتخر جرينلاند بصخور Isua supracrustal (3.7 إلى 3.8 مليار سنة) ، في حين أن الصخور في سوازيلاند تتراوح من 3.4 مليار إلى 3.5 مليار سنة. يبلغ عمر العينات في غرب أستراليا 3.4 مليار إلى 3.6 مليار سنة.

وجدت مجموعات البحث في أستراليا أقدم الحبوب المعدنية على الأرض. يبلغ عمر بلورات سيليكات الزركونيوم الصغيرة هذه 4.3 مليار سنة ، مما يجعلها أقدم المواد الموجودة على الأرض حتى الآن. لم يتم العثور على صخور مصدرها بعد.

وضعت الصخور والزركون حدًا أدنى لعمر الأرض يبلغ 4.3 مليار سنة ، لأن الكوكب نفسه يجب أن يكون أقدم من أي شيء يقع على سطحه.

عندما نشأت الحياة لا تزال قيد النقاش ، خاصة لأن بعض الأحافير المبكرة يمكن أن تظهر كأشكال صخرية طبيعية. تم العثور على بعض أشكال الحياة المبكرة في غرب أستراليا ، كما تم الإعلان عنه في دراسة عام 2018 ؛ وجد الباحثون خيوط صغيرة في صخور عمرها 3.4 مليار عام يمكن أن تكون أحافير. تشير دراسات أخرى إلى أن الحياة نشأت حتى قبل ذلك. يمكن أن تشمل أنابيب الهيماتيت في الصخور البركانية في كيبيك ميكروبات بين 3.77 و 4.29 مليار سنة مضت. كما رأى الباحثون الذين ينظرون إلى الصخور في جنوب غرب غرينلاند هياكل تشبه المخروط التي كان من الممكن أن تحاصر المستعمرات الميكروبية منذ حوالي 3.7 مليار سنة.

قابل الجيران

في محاولة لتحسين عمر الأرض ، بدأ العلماء في النظر إلى الخارج. كانت المادة التي تشكل النظام الشمسي سحابة من الغبار والغاز تحيط بشمس الشباب. أدمجت تفاعلات الجاذبية هذه المادة في الكواكب والأقمار في نفس الوقت تقريبًا. من خلال دراسة الأجسام الأخرى في النظام الشمسي ، يتمكن العلماء من معرفة المزيد عن التاريخ المبكر للكوكب.

أقرب جسد إلى الأرض ، القمر ، لا يعاني من عمليات إعادة التسطيح التي تحدث عبر المناظر الطبيعية للأرض. على هذا النحو ، لا تزال الصخور من تاريخ القمر المبكر موجودة على سطح القمر. كشفت العينات التي تم إرجاعها من مهمتي أبولو ولونا عن أعمار تتراوح بين 4.4 مليار و 4.5 مليار عام ، مما يساعد على تقييد عمر الأرض. كيف يكون القمر موضوع نقاش. في حين تشير النظرية السائدة إلى أن جسمًا بحجم المريخ قد تحطم في الأرض وتجمعت الشظايا في النهاية في القمر ، تشير نظريات أخرى إلى أن القمر تشكل قبل الأرض. [مواضيع ذات صلة: كيف تشكلت الأرض؟]

بالإضافة إلى الأجسام الكبيرة في النظام الشمسي ، درس العلماء زوار صخرية أصغر سقطوا على الأرض. النيازك تنبع من مصادر متنوعة. يتم التخلص من بعضها من الكواكب الأخرى بعد التصادمات العنيفة ، في حين أن البعض الآخر عبارة عن قطع متبقية من النظام الشمسي المبكر والتي لم تكبر أبدًا بما يكفي لتشكيل جسم متماسك.

على الرغم من عدم إعادة الصخور عمداً من المريخ ، توجد عينات على شكل نيازك سقطت على الأرض منذ فترة طويلة ، مما سمح للعلماء بعمل تقديرات تقريبية حول عمر الصخور على الكوكب الأحمر. يرجع تاريخ بعض هذه العينات إلى 4.5 مليار سنة ، مما يدعم الحسابات الأخرى لتاريخ تكوين الكواكب المبكرة.

تم حساب أعمار أكثر من 70 نيزكًا سقطت على الأرض من خلال التأريخ الإشعاعي. يبلغ عمر أقدمها ما بين 4.4 مليار و 4.5 مليار سنة.

قبل خمسين ألف عام ، انطلقت صخرة من الفضاء لتشكل حفرة نيزك في أريزونا. تم جمع شظايا هذا الكويكب من حافة فوهة البركان وسميت باسم كانيون ديابلو القريب. نيزك كانيون ديابلو مهم لأنه يمثل فئة من النيازك بمكونات تسمح بمواعدة أكثر دقة.

في عام 1953 ، قام كلير كاميرون باترسون ، عالم الكيمياء الجيولوجية الشهير في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بقياس نسب نظائر الرصاص في عينات من النيزك الذي وضع قيودًا صارمة على عمر الأرض. تظهر عينات النيزك انتشارًا من 4.53 مليار إلى 4.58 مليار سنة. يفسر العلماء هذا النطاق على أنه الوقت الذي استغرقه تطور النظام الشمسي ، وهو حدث تدريجي حدث على مدى 50 مليون سنة تقريبًا.

باستخدام ليس فقط الصخور على الأرض ولكن أيضًا المعلومات التي تم جمعها حول النظام الذي يحيط بها ، تمكن العلماء من تحديد عمر الأرض عند حوالي 4.54 مليار سنة. للمقارنة ، يبلغ عمر مجرة ​​درب التبانة التي تحتوي على النظام الشمسي حوالي 13.2 مليار سنة ، في حين يعود تاريخ الكون نفسه إلى 13.8 مليار سنة.

قراءة متعمقة:

• اكتشف أين تقع أقدم الصخور في الولايات المتحدة.
• تعرف على المزيد حول أقدم الصخور والمعادن في العالم ، من متحف التاريخ الطبيعي الأمريكي.
• اقرأ المزيد حول تحديد عمر الأرض من المسح الجيولوجي الأمريكي.

تم تحديث هذه المقالة في 7 فبراير 2019 ، من قبل مساهم الفضاء Space Elizabeth Howell.