Žemės amžius

XIX a.

Paskutiniame XIX a. ketvirtyje ilgai vyko diskusijos dėl Žemės amžiaus. Čarlzo Ljelio (Charles Lyell) knygoje "Geologijos principai" (Principles of Geology, 1830-33) jis įrodė, kad Žemė keitėsi lėtai ir kad tai, ką matome, yra laipsniškų pokyčių rezultatas. Šis uniformizmas aiškiai reiškė, kad Žemė yra sena, nors Lyellas nebandė nustatyti, kiek ji sena.

Tuo tikėjo ir jo jaunesnysis draugas Čarlzas Darvinas. Darvinas matė, kad jei evoliucija būtų įvykusi, tam būtų prireikę daug laiko. Be to, tarp ankstyvųjų fosilijų kambro sluoksniuose ir dabartinio žemės paviršiaus yra didžiulis kiekis nuosėdinių uolienų. Darvinas ir Ljelas sutarė, kad tokiam kiekiui uolienų nusėsti prireikė labai daug laiko.

Pirmajame "Apie rūšių kilmę" leidime (1859 m.) Darvinas apskaičiavo, kad Sasekso Vealdo erozija turėjo trukti 300 milijonų metų.^p314 Ir jis, ir Ljelas nustebo, kai fizikas Viljamas Tomsonas (lordas Kelvinas) pasakė, kad Žemė negali būti tokia sena, kaip jie manė. Jis atliko skaičiavimus remdamasis tuo, per kiek laiko Žemė turėjo atvėsti iki dabartinės temperatūros, jei pradinė temperatūra būtų 2 000 C^o. Kelvino rezultatas buvo pagrįstas idėja, kad geoterminis gradientas netoli žemės paviršiaus atspindi laidųjį kietosios Žemės vėsimą.

Šį skaičiavimą jis atliko keletą kartų, darydamas įvairias prielaidas. 1862 m. jis apskaičiavo nuo 20 iki 400 mln. metų, bet 1866 m. sumažino viršutinį apskaičiavimą iki 100 mln. metų ir užsipuolė Darviną ir Lilą, kad šie neatkreipė dėmesio į jo skaičiavimus. Žinome, kad Darvinas buvo susirūpinęs ir nerimavo, kad tai nepakankamai ilgas laikas, kad vyktų evoliucija. Tomas Henris Hakslis (Thomas Henry Huxley) pastebėjo, kad Kelvino skaičiavimai buvo geri, bet jo prielaidos klaidingos. 1897 m. Kelvinas paskutinį kartą atliko skaičiavimus ir gavo 20-40 mln. metų. Tai, žinoma, tikrai nebūtų pakankamas laikas evoliucijai vykti. Oliveris Heavisidas taip pat nesutiko ir pasiūlė alternatyvų geoterminį modelį. Galiausiai paaiškėjo, kad ir Kelvinas, ir Heavisidas klydo.

Klampusis apvalkalas

XIX a. pabaigoje kažkas suprato, kad jei mantija būtų labai klampus (lipnus) skystis, tai labai pakeistų skaičiavimus. 1895 m. Džonas Peris (John Perry), buvęs Kelvino padėjėjas, remdamasis konvekcinės mantijos ir plonos plutos modeliu, nustatė, kad Žemės amžius yra 2-3 mlrd. metų.

Kelvino modelyje šiluma Žemės paviršiuje gaunama atšaldant negilią išorinę plutą, darant prielaidą, kad Žemė yra kieta. Tačiau jei laidumas Žemės viduje būtų daug didesnis nei paviršiuje, Žemės branduolys ir apatinė mantija taip pat atvėstų. Tai suteiktų didžiulę energijos atsargą paviršiuje. Tokiu atveju Kelvino apskaičiuotas Žemės amžius būtų daug kartų per mažas.

Pagrindinė Perio priežastis buvo ta, kad konvekcija skystame arba iš dalies skystame Žemės viduje šilumą perduoda daug efektyviau nei laidumas:

"... didelis vidinis skystumas praktiškai reikštų begalinį laidumą mūsų tikslui".

Kelvinas pasiliko prie savo 100 milijonų metų įvertinimo, o vėliau jį sumažino iki maždaug 20 milijonų metų.

Dabar jau žinome, kad klampaus skysčio egzistavimas po plona pluta yra daug svarbesnis veiksnys nei radioaktyvumo atradimas, ^[]kuris daugelį metų buvo vadovėlinis paaiškinimas. Perio darbas iš naujo atrastas ir išnagrinėtas visai neseniai.

XX a.

1896 m. Henris Bekerelis atrado radioaktyvumą. 1903 m. jis kartu su Pierre'u ir Marie Curie pasidalijo Nobelio fizikos premiją "už ypatingus nuopelnus atrandant savaiminį radioaktyvumą".

Galiausiai buvo suprasta, kad radioaktyvumas yra pagrindinis Žemės šilumos šaltinis.^p206 1921 m. buvo atliktas pirmasis šiuolaikinis įvertinimas, naudojant radiometrinį datavimą. Jis buvo pagrįstas Henry Norriso Russello (Henrio Noriso Raselo) urano ir švino datavimu: urano skilimo į šviną greičiu Žemės plutoje. Jis nustatė, kad tai yra 2-8 mlrd. metų. ^{p27, 3.1 lentelė.} 1949 m. H. E. Suessas, remdamasis visa eile radioaktyviųjų izotopų, nustatė, kad tai yra 4-5 mlrd. metų. Tai artimas mūsų šiandien įvertintam laikui, kuris dar labiau patikslintas iki maždaug 4560 mln. metų.

Skaičiavimuose naudojama konvekcija klampiame skystyje ir radioaktyvumas, taigi Perry idėja sujungiama su radioaktyvumo poveikiu, nors Perry indėlis buvo pamirštas. Vėlesnės žinios apie plokščių tektoniką leido įsitikinti, kad apatinė mantija yra klampus skystis.

Saulės sistema

Manoma, kad Saulės sistemos formavimasis ir evoliucija prasidėjo prieš 4,568 mlrd. metų, kai gravitaciškai suiro nedidelė milžiniško molekulinio debesies dalis. Iš esmės visa sistema išsivystė per tą patį laikotarpį.

Religinės pažiūros

Naudojant mokslinį metodą, Žemės amžiui apskaičiuoti taikomi uniforminiai metodai. Hinduizmo religija yra arčiausiai dabartinio mokslinio įvertinimo. Kai kurie krikščionys ir žydai tiki, kad Pradžios knygos sukūrimo pasakojimas yra pažodžiui teisingas, o tai reikštų, kad Žemė buvo sukurta prieš 5000-10 000 metų, o amžiaus apskaičiavimo metodai nebuvo nuoseklūs per visą Žemės istoriją. Tačiau šiais laikais dauguma žmonių mano, kad į tokius klausimus geriausiai atsako moksliniai metodai.

Susiję puslapiai

• Geochronologija
• Geologinio laiko skalės istorija
• Gamtos laiko juosta