WIE ALT IST DIE ERDE?

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Dieser Artikel stammt aus dem Archiv des Space Magazine, wurde jedoch mit diesem schicken Video aktualisiert.

Wie alt ist die Erde? Wissenschaftler denken, dass die Die Erde ist 4,54 Milliarden Jahre alt. Natürlich ist das kein Zufall. Die Sonne und die Planeten haben sich vor Milliarden von Jahren zusammen aus einer diffusen Wasserstoffwolke gebildet.

Im frühen Sonnensystem bildeten sich alle Planeten im Sonnennebel; die Überreste der Sonnenbildung. Kleine Staubpartikel sammelten sich zu immer größeren Objekten - Kieselsteinen, Steinen, Felsbrocken usw. -, bis es im Sonnensystem viele Planetoiden gab. Diese Planetoiden kollidierten miteinander und kamen schließlich zusammen, um erdgroß zu werden.

Irgendwann in der frühen Geschichte der Erde stürzte ein Planetoid von der Größe des Mars auf unseren Planeten. Die resultierende Kollision schickte Trümmer in die Umlaufbahn, die schließlich zum Mond wurde.

Woher wissen Wissenschaftler, dass die Erde 4,54 Milliarden Jahre alt ist? Es ist tatsächlich schwierig, allein von der Oberfläche des Planeten zu unterscheiden, da die Plattentektonik ihre Oberfläche ständig umformt. Ältere Teile der Oberfläche gleiten unter neueren Platten, um im Erdkern recycelt zu werden. Die ältesten jemals auf der Erde gefundenen Gesteine sind 4,0 - 4,2 Milliarden Jahre alt.

Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich das gesamte Material im Sonnensystem gleichzeitig gebildet hat. Verschiedene Chemikalien und speziell radioaktive Isotope wurden zusammen gebildet. Da sie mit einer sehr bekannten Geschwindigkeit zerfallen, können diese Isotope gemessen werden, um festzustellen, wie lange die Elemente existieren. Durch die Untersuchung verschiedener Meteoriten von verschiedenen Orten im Sonnensystem wissen Wissenschaftler, dass sich die verschiedenen Planeten alle gleichzeitig gebildet haben.

Fehlgeschlagene Methoden zur Berechnung des Erdalters
Unsere derzeitige, genaue Methode zur Messung des Erdalters steht am Ende einer langen Reihe von Schätzungen, die im Laufe der Geschichte vorgenommen wurden. Clevere Wissenschaftler entdeckten Merkmale über die Erde und die Sonne, die sich im Laufe der Zeit ändern, und berechneten dann, wie alt der Planet Erde daraus ist. Leider waren sie alle aus verschiedenen Gründen fehlerhaft.

Sinkender Meeresspiegel - Benoit de Maillet, ein französischer Anthropologe, der von 1656 bis 1738 lebte und (fälschlicherweise) vermutete, dass Fossilien in hohen Lagen bedeuteten, dass die Erde einst von einem großen Ozean bedeckt war. Dieser Ozean hatte genommen 2 Milliarden Jahre auf den aktuellen Meeresspiegel verdunsten. Wissenschaftler gaben dies auf, als sie erkannten, dass der Meeresspiegel auf natürliche Weise steigt und fällt.
Abkühlung der Erde – William Thompson, später bekannt als Lord Kelvin, nahm an, dass die Erde einst eine geschmolzene Felskugel mit der gleichen Temperatur der Sonne war und sich seitdem abkühlt. Basierend auf diesen Annahmen berechnete Thompson, dass die Erde irgendwo dazwischen nahm 20 und 400 Millionen Jahre auf die aktuelle Temperatur abkühlen. Natürlich machte Thompson einige ungenaue Annahmen über die Temperatur der Sonne (es sind wirklich 15 Millionen Grad Kelvin im Kern), die Temperatur der Erde (mit ihrem geschmolzenen Kern) und wie die Sonne aus Wasserstoff besteht und die Erde ist aus Rock und Metal.
Abkühlung der Sonne - 1856 versuchte der deutsche Physiker Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz, das Alter der Erde durch Abkühlung der Sonne zu berechnen. Er rechnete damit, dass die Sonne genommen hätte 22 Millionen Jahre aus einer diffusen Gas- und Staubwolke auf seinen aktuellen Durchmesser und seine aktuelle Temperatur zu kondensieren. Obwohl dies ungenau war, identifizierte Helmholtz korrekt, dass die Quelle der Sonnenwärme durch Gravitationskontraktion angetrieben wurde.
Gesteinserosion - In seinem Buch Der Ursprung der Arten durch natürliche Selektion schlug Charles Darwin vor, dass die Erosion von Kreidevorkommen eine Berechnung des Mindestalters des Planeten ermöglichen könnte. Darwin schätzte, dass eine Kreidebildung in der Region Weald in England stattgefunden haben könnte 300 Millionen Jahre zu seiner aktuellen Form zu verwittern.

Umlaufbahn des Mondes - George Darwin, der Sohn von Charles Darwin, vermutete, dass der Mond aus der Erde geformt worden sein könnte, und driftete an seinen aktuellen Standort. Die Spaltungstheorie schlug vor, dass die schnelle Rotation der Erde dazu führte, dass ein Teil des Planeten in den Weltraum abfiel. Darwin rechnete damit, dass es zumindest den Mond gekostet hatte 56 Millionen Jahre um seine aktuelle Entfernung von der Erde zu erreichen. Wir wissen jetzt, dass der Mond wahrscheinlich entstanden ist, als ein marsgroßes Objekt vor Milliarden von Jahren in die Erde eingeschlagen ist.
Salzgehalt des Ozeans - 1715 schlug der berühmte Astronom Edmund Halley vor, den Salzgehalt der Ozeane zur Abschätzung des Alters des Planeten zu verwenden. Halley beobachtete, dass Ozeane und Seen, die von Bächen gespeist wurden, ständig mehr Salz erhielten, das dann beim Verdampfen des Wassers anhaftete. Mit der Zeit würde das Wasser immer salziger werden, was eine Schätzung der Dauer dieses Prozesses ermöglicht. Verschiedene Geologen verwendeten diese Methode, um zu erraten, dass sich die Erde dazwischen befand 80 und 150 Millionen Jahre alt. Diese Methode war fehlerhaft, weil die Wissenschaftler nicht erkannten, dass geologische Prozesse auch Salz aus dem Wasser extrahieren.

Radiometrische Datierung bietet eine genaue Methode, um das Alter der Erde zu kennen
1896 entdeckte der französische Chemiker A. Henri Becquerel die Radioaktivität, bei der Materialien in andere Materialien zerfallen und Energie freisetzen. Geologen erkannten, dass das Erdinnere eine große Menge an radioaktivem Material enthielt, was ihre Berechnungen für das Alter der Erde zunichte machen würde. Obwohl diese Entdeckung Mängel bei den vorherigen Methoden zur Berechnung des Erdalters aufdeckte, bot sie eine neue Methode: radiometrische Datierung.

Geologen entdeckten, dass radioaktive Materialien mit einer sehr vorhersehbaren Geschwindigkeit in andere Elemente zerfallen. Einige Materialien zerfallen schnell, während andere Millionen oder sogar Milliarden von Jahren brauchen können, um vollständig zu zerfallen. Ernest Rutherford und Frederick Soddy, die an der McGill University arbeiteten, stellten fest, dass die Hälfte aller Isotope eines radioaktiven Elements mit einer festgelegten Geschwindigkeit in ein anderes Isotop zerfällt. Wenn Sie beispielsweise eine festgelegte Menge an Thorium-232 haben, wird die Hälfte davon über eine Milliarde Jahre und die Hälfte dieser Menge in einer weiteren Milliarde Jahren zerfallen. Dies ist die Quelle des Begriffs „Halbwertszeit“.

Durch Messung der Halbwertszeiten radioaktiver Isotope konnten Geologen eine Messleiter bauen, mit der sie das Alter geologischer Formationen einschließlich der Erde genau berechnen konnten. Sie nutzten den Zerfall von Uran in verschiedene Bleiisotope. Durch Messung der Menge von drei verschiedenen Isotopen von Blei (Pb-206, Pb-207 und Pb-208 oder Pb-204) können Geologen berechnen, wie viel Uran ursprünglich in einer Materialprobe enthalten war.

Wenn sich das Sonnensystem aus einem gemeinsamen Materiepool mit gleichmäßig verteilten Pb-Isotopen gebildet hat, sollten alle Objekte aus diesem Materiepool ähnliche Mengen der Isotope aufweisen. Im Laufe der Zeit werden sich auch die Mengen an Pb-206 und Pb-207 ändern, da diese Isotope Endprodukte des Uranzerfalls sind. Dadurch ändert sich die Menge an Blei und Uran. Je höher das Uran-Blei-Verhältnis eines Gesteins ist, desto mehr ändern sich die Pb-206 / Pb-204- und Pb-207 / Pb-204-Werte mit der Zeit. Angenommen, die Quelle des Sonnensystems war auch gleichmäßig mit Uranisotopen verteilt, dann können Sie eine Datenlinie zeichnen, die ein Blei-Uran-Diagramm und aus der Steigung der Linie die seitdem verstrichene Zeit zeigt Der Materiepool wurde in einzelne Objekte aufgeteilt und kann berechnet werden.

Bertram Boltwood wendete diese Methode der Datierung auf 26 verschiedene Gesteinsproben an und entdeckte, dass sie sich zwischen ihnen gebildet hatten 92 und 570 Millionen Jahre altund weitere Verfeinerungen der Technik gaben Alter zwischen 250 Millionen bis 1,3 Milliarden Jahre.

Geologen machten sich daran, die Erde zu erkunden und nach den ältesten Felsformationen der Welt zu suchen. Das älteste Oberflächengestein befindet sich in Kanada, Australien und Afrika 2,5 bis 3,8 Milliarden Jahre. Das älteste Gestein wurde 1999 in Kanada entdeckt und auf etwas mehr als 4 Milliarden Jahre geschätzt.

Dies setzte ein Mindestalter für die Erde fest, aber dank geologischer Prozesse wie Verwitterung und Plattentektonik könnte es noch älter sein.

Meteoriten als endgültige Antwort auf das Zeitalter der Erde
Das Problem bei der Messung des Alters von Gesteinen auf der Erde besteht darin, dass sich der Planet ständig geologisch verändert. Die Plattentektonik recycelt ständig Teile der Erde, verschmilzt sie und versteckt für immer die ältesten Regionen des Planeten. Unter der Annahme, dass sich alles im Sonnensystem gleichzeitig gebildet hat, wurden Meteoriten im Weltraum von Witterungseinflüssen und Plattentektonik hier auf der Erde nicht beeinflusst.

Geologen nutzten diese unberührten Objekte wie den Canyon Diablo-Meteoriten (die Fragmente des Asteroiden, der auf den Barringer-Krater traf), um das wahre Alter des Sonnensystems und damit der Erde zu erreichen. Mithilfe des radiometrischen Datierungssystems für diese Meteoriten konnten Geologen feststellen, dass es sich um die Erde handelt 4,54 Milliarden Jahre alt innerhalb einer Fehlerquote von ca. 1%.

Quellen:
Wissenschaft verstehen - Lord Kelvin
USGS Age of the Earth
Lord Kelvins gescheiterte wissenschaftliche Uhr
Die Rolle des radioaktiven Zerfalls
Astronomie Cast Episode 51: Erde
Älteste Felsformationen gefunden