'''Wiek Ziemi''''

XIX w.

W ostatnim ćwierćwieczu XIX wieku toczyła się długotrwała debata na temat wieku Ziemi. W "Zasadach geologii" (1830-33) Charlesa Lyella wykazał on, że Ziemia zmieniała się powoli, a to, co widzimy, jest wynikiem stopniowych zmian. Ten uniformitaryzm wyraźnie oznaczał, że Ziemia jest stara, choć Lyell nie próbował ustalić, jak stara.

Jego młodszy przyjaciel Karol Darwin również w to wierzył. Darwin widział, że gdyby ewolucja miała miejsce, wymagałaby długiego czasu. Ponadto ogromna ilość skał osadowych leży pomiędzy wczesnymi skamieniałościami w warstwach kambryjskich a obecną powierzchnią ziemi. Darwin i Lyell zgodzili się, że odkładanie się tak dużej ilości skał zajęłoby bardzo dużo czasu.

W pierwszym wydaniu O pochodzeniu gatunków (1859) Darwin oszacował, że erozja Sussex Weald musiała trwać 300 milionów lat. ^p314 Zarówno on, jak i Lyell byli zaskoczeni, gdy fizyk William Thomson (Lord Kelvin) powiedział, że Ziemia nie może być tak stara, jak myśleli. Dokonał on obliczeń w oparciu o to, jak długo musiało zająć Ziemi ochłodzenie się do jej obecnej temperatury, biorąc pod uwagę punkt początkowy 2000oC. Wynik Kelvina opierał się na założeniu, że geotermiczny gradient przypowierzchniowy odzwierciedla przewodzące chłodzenie stałej Ziemi.

Obliczenia te przeprowadzał wiele razy, przyjmując różne założenia. W 1862 roku jego szacunek wynosił od 20 do 400 milionów lat, ale w 1866 roku obniżył górny szacunek do 100 milionów lat i zaatakował Darwina i Lyle'a za to, że nie zwrócili uwagi na jego obliczenia. Wiemy, że Darwin był niespokojny i martwił się, że nie będzie to wystarczająco długi okres, by umożliwić ewolucję. Thomas Henry Huxley zauważył, że obliczenia Kelvina były dobre, ale jego założenia były błędne. W 1897 roku Kelvin wykonał obliczenia po raz ostatni i wyszło mu, że okres ten wynosi od 20 do 40 milionów lat. To oczywiście zdecydowanie za mało, aby umożliwić ewolucję. Oliver Heaviside również się z tym nie zgadzał i zaproponował alternatywny model geotermalny. Ostatecznie okazało się, że zarówno Kelvin, jak i Heaviside byli w błędzie.

Płaszcz lepki

Pod koniec XIX wieku ktoś zdał sobie sprawę, że gdyby płaszcz był płynem o dużej lepkości (kleistości), miałoby to ogromny wpływ na obliczenia. W 1895 r. John Perry, były asystent Kelvina, oszacował wiek Ziemi na 2 do 3 miliardów lat, wykorzystując model konwekcyjnego płaszcza i cienkiej skorupy.

W modelu Kelvina ciepło na powierzchni Ziemi pochodzi z chłodzenia płytkiej skorupy zewnętrznej, przy założeniu, że Ziemia jest stała. Gdyby jednak przewodnictwo wewnątrz Ziemi było znacznie wyższe niż na powierzchni, wówczas jądro Ziemi i dolna warstwa płaszcza również by się ochłodziły. Dostarczyłoby to ogromnego zapasu energii na powierzchnię. W takim przypadku oszacowany przez Kelvina wiek Ziemi byłby wielokrotnie za niski.

Głównym argumentem Perry'ego było to, że konwekcja w płynnym, lub częściowo płynnym, wnętrzu Ziemi będzie przekazywać ciepło znacznie efektywniej niż przewodzenie:

"... duża płynność wewnętrzna oznaczałaby praktycznie nieskończoną przewodność dla naszych celów".

Kelvin obstawał przy swoim szacunku 100 milionów lat, a później zmniejszył go do około 20 milionów lat.

Obecnie wiemy, że istnienie lepkiego płynu pod cienką skorupą ziemską jest znacznie większym czynnikiem niż odkrycie radioaktywności, które przez wiele lat było podręcznikowym wyjaśnieniem. Ponowne odkrycie i przeanalizowanie pracy Perry'ego jest całkiem niedawne.

XX w.

W 1896 roku Henri Becquerel odkrył radioaktywność. W 1903 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki wraz z Pierrem i Marią Curie "w uznaniu nadzwyczajnych zasług, jakie położył dzięki odkryciu spontanicznej radioaktywności".

W końcu zdano sobie sprawę, że radioaktywność jest głównym źródłem ciepła we wnętrzu Ziemi. ^p206 W 1921 roku pojawiło się pierwsze nowoczesne oszacowanie, wykorzystujące datowanie radiometryczne. Było ono oparte na datowaniu uranowo-ołowiowym: tempo rozpadu uranu na ołów w skorupie ziemskiej, przez Henry'ego Norrisa Russella. Wyliczył on od 2 do 8 miliardów lat. ^{str. 27, tabela 3.1} W 1949 r. H.E. Suess oszacował 4 do 5 miliardów lat, opierając się na całym szeregu izotopów promieniotwórczych. Jest to czas zbliżony do tego, który szacujemy dzisiaj, a który został jeszcze bardziej dopracowany do około 4560 milionów lat.

Obliczenia wykorzystują konwekcję w lepkim płynie, jak również radioaktywność, a więc łączą pomysł Perry'ego z efektem radioaktywności, mimo że wkład Perry'ego został zapomniany. Późniejsza wiedza o tektonice płyt pozwoliła na stwierdzenie, że dolny płaszcz jest płynem lepkim.

Układ Słoneczny

Szacuje się, że formowanie i ewolucja Układu Słonecznego rozpoczęła się 4,568 miliarda lat temu od grawitacyjnego zapadnięcia się niewielkiej części gigantycznego obłoku molekularnego. W zasadzie cały system rozwinął się w tym samym okresie czasu.

Poglądy religijne

Stosowanie metody naukowej zakłada uniformitarne metody obliczania wieku Ziemi. Religia hinduistyczna jest najbliższa współczesnym szacunkom naukowym. Niektórzy chrześcijanie i Żydzi wierzą, że narracja o stworzeniu z Księgi Rodzaju jest dosłownie prawdziwa, co oznaczałoby, że Ziemia została stworzona między 5000 a 10 000 lat temu, a metody używane do obliczania wieku nie były spójne w całej historii Ziemi. Jednak w dzisiejszych czasach większość ludzi uważa, że na takie pytania najlepiej odpowiadać metodami naukowymi.

Powiązane strony

• Geochronologia
• Historia geologicznej skali czasu
• Oś czasu przyrody