כמה ישנה כדור הארץ?

תמונת 'שיש כחול' של כדור הארץ צולמה מהמכשיר VIIRS על סיפון הלוויין התצפית בכדור הארץ של נאס"א - Suomi NPP - ב -4 בינואר, 2012.

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

לכוכב כדור הארץ אין תעודת לידה לרשום את היווצרותו, כלומר מדענים שבילו מאות שנים במאבק לקביעת גיל כדור הארץ. אז, כמה בן כדור הארץ?

על ידי תיארוך הסלעים בקרום האדמה המשתנה תדיר, כמו גם הסלעים בשכנות כדור הארץ, כמו הירח ומטאוריטים מבקרים, חישבו המדענים כי כדור הארץ בן 4.54 מיליארד שנה, עם טווח שגיאות של 50 מיליון שנים.

בן כמה הסלעים שלך?

מדענים עשו כמה ניסיונות לצאת עם הפלנטה במשך 400 השנים האחרונות. הם ניסו לחזות את הגיל בהתבסס על שינוי מפלס הים, הזמן שלקח לכדור הארץ או לשמש להתקרר לטמפרטורות הנוכחיות, ומליחות האוקיאנוס. ככל שהתקדמה טכנולוגיית ההיכרויות, שיטות אלה הוכחו כבלתי אמינות; למשל, עלייתו ונפילתו של האוקיאנוס היו כתהליך משתנה ללא הפסקה בהדרגה.

ובמאמץ נוסף לחישוב גיל כדור הארץ, מדענים פנו לסלעים המכסים את פני השטח שלו. עם זאת, מכיוון שטקטוניקה של צלחות משנה ושוב מחדשת את הקרום, הסלעים הראשונים מזמן ממוחזרים, נמסו והתחלנו לרמות חדשות.

מדענים חייבים להילחם גם בנושא שנקרא "חוסר ההתאמה הגדולה", ושם נראה כי שכבות סלע משקעות חסרות (בגרנד קניון, למשל, יש 1.2 מיליארד שנות סלע שלא ניתן למצוא). ישנם מספר הסברים לאי התאמה זו; בתחילת 2019, מחקר אחד העלה כי תקופת קרח עולמית גרמה לקרחונים לטחון בסלע, וגרמה להתפוררותו. לאחר מכן הטטוניקת צלחת השליכה את הסלע הכתוש חזרה אל פנים כדור הארץ, הסירה את הראיות הישנות והפכה אותו לסלע חדש.

בתחילת המאה ה -20, מדענים שידדו את תהליך התיארוך הרדיומטרי. מחקרים קודמים הראו כי איזוטופים של כמה גורמים רדיואקטיביים מתפרקים לגורמים אחרים בקצב צפוי. על ידי בחינת האלמנטים הקיימים, מדענים יכולים לחשב את הכמות ההתחלתית של יסוד רדיואקטיבי, וכך, כמה זמן לקח עד שהיסודות התפרקו, מה שמאפשר להם לקבוע את גיל הסלע.

הסלעים העתיקים ביותר בכדור הארץ שנמצאו עד היום הם אקסטה גניס בצפון מערב קנדה בסמוך לאגם העבדים הגדול, שגילו 4.03 מיליארד שנה. אך ניתן למצוא סלעים בני יותר מ -3.5 מיליארד שנה בכל היבשות. גרינלנד מתהדרת בסלעי העל העל-איסואתיים (3.7 עד 3.8 מיליארד שנים) ואילו הסלעים בסווזילנד הם 3.4 עד 3.5 מיליארד שנים. המדגמים במערב אוסטרליה אורך 3.4 עד 3.6 מיליארד שנים.

קבוצות מחקר באוסטרליה מצאו את גרגרי המינרלים העתיקים ביותר בכדור הארץ. גבישים זירקוניום סיליקט זעירים אלה מגיעים לגילאים שמגיעים ל -4.3 מיליארד שנה, מה שהופך אותם לחומרים העתיקים ביותר שנמצאו עד כה על כדור הארץ. סלעי המקור שלהם טרם נמצאו.

הסלעים והזירקונים קובעים גבול נמוך יותר לגיל כדור הארץ של 4.3 מיליארד שנה, מכיוון שכוכב הלכת עצמו חייב להיות מבוגר מכל מה שנמצא על פני השטח שלו.

כאשר קמו החיים עדיין נתון לוויכוח, בעיקר מכיוון שמאובני מאובנים קדומים יכולים להופיע כצורות סלע טבעיות. כמה מצורות החיים המוקדמות ביותר נמצאו במערב אוסטרליה, כפי שהוכרז במחקר משנת 2018; החוקרים מצאו חוטים זעירים בסלעים בני 3.4 מיליארד שנה שיכולים להיות מאובנים. מחקרים אחרים מראים כי החיים מקורם עוד קודם לכן. צינורות המטיט בסלע וולקני בקוויבק יכלו לכלול חיידקים לפני 3.77 ל- 4.29 מיליארד שנה. חוקרים שהתבוננו בסלעים בדרום מערב גרינלנד ראו גם מבנים דמויי חרוט שיכלו להקיף מושבות חיידקים לפני כ -3.7 מיליארד שנה.

הכירו את השכנים

במאמץ לחדד עוד יותר את עידן כדור הארץ, החלו מדענים להביט כלפי חוץ. החומר שהקים את מערכת השמש היה ענן של אבק וגז שהקיף את השמש הצעירה. אינטראקציות כבידה התגבשו חומר זה בכוכבי הלכת והירחים בערך באותו זמן. על ידי לימוד גופים אחרים במערכת השמש, מדענים מסוגלים לברר פרטים נוספים על ההיסטוריה המוקדמת של כדור הארץ.

הגוף הקרוב ביותר לכדור הארץ, הירח, אינו חווה את תהליכי השטח מחדש שמתרחשים על פני כדור הארץ. ככאלה, סלעים מההיסטוריה של הירח המוקדם עדיין יושבים על פני הירח. דגימות שחזרו ממשימות אפולו ולונה גילו גילאים שבין 4.4 ל -4.5 מיליארד שנים, ועזרו בהגבלת גיל כדור הארץ. איך נוצר הירח הוא עניין של ויכוח; בעוד שהתיאוריה הדומיננטית מציעה כי אובייקט בגודל מאדים התרסק בכדור הארץ והשברים התפתחו בסופו של דבר לירח, תיאוריות אחרות מעלות כי הירח נוצר לפני כדור הארץ. [קשורים: כיצד נוצרה כדור הארץ?]

בנוסף לגופים הגדולים של מערכת השמש, מדענים חקרו מבקרים סלעיים קטנים יותר שנפלו לכדור הארץ. מטאוריטים נובעים ממגוון מקורות. חלקם משוחררים מכוכבי לכת אחרים לאחר התנגשויות אלימות, ואילו אחרים הם נתחי שאריות ממערכת השמש המוקדמת שמעולם לא גדלה מספיק כדי ליצור גוף מלוכד.

אף על פי שלא הוחזרו בכוונה סלעים ממאדים במכוון, קיימים דגימות בצורה של מטאוריטים שנפלו לפני כדור הארץ לפני זמן רב, מה שמאפשר למדענים לבצע הערכות לגבי גיל הסלעים בכוכב האדום. חלק מדגימות אלה תוארכו לגיל 4.5 מיליארד שנה, התומכות בחישובים אחרים של תאריך היווצרות הפלנטה המוקדמת.

יותר משבעים מטאוריטים שנפלו לכדור הארץ חישבו את גילם לפי תיארוך רדיומטרי. העתיקים שבהם הם בני 4.4 עד 4.5 מיליארד שנה.

לפני חמישים אלף שנה זרק סלע מהחלל ליצירת מכתש המטאורים באריזונה. שברים של אותו אסטרואיד נאספו משפת המכתש ונקראו על שם קניון דיאבלו הסמוך. מטאוריט קניון דיאבלו חשוב מכיוון שהוא מייצג מחלקה של מטאוריטים עם רכיבים המאפשרים תיארוך מדויק יותר.

בשנת 1953, קליר קמרון פטרסון, גיאוכימיסט בעל שם במכון הטכנולוגי בקליפורניה, מדד יחסים של איזוטופים עופרת בדגימות של המטאוריט שהציבו אילוצים הדוקים לעידן כדור הארץ. דגימות המטאוריט מראות התפשטות בין 4.53 מיליארד ל -4.58 מיליארד שנים. מדענים מפרשים טווח זה כזמן שלקח להתפתח מערכת השמש, אירוע הדרגתי שהתרחש במשך כ- 50 מיליון שנה.

על ידי שימוש לא רק בסלעים בכדור הארץ אלא גם במידע שנאסף על המערכת הסובבת אותו, מדענים הצליחו למקם את גיל כדור הארץ בכ- 4.54 מיליארד שנים. לשם השוואה, גלקסיית שביל החלב שמכילה את מערכת השמש היא כ 13.2 מיליארד שנה, בעוד היקום עצמו תוארך ל 13.8 מיליארד שנים.

לקריאה נוספת:

• גלה היכן נמצאים הסלעים העתיקים ביותר בארצות הברית.
• למידע נוסף על הסלעים והמינרלים העתיקים בעולם, מהמוזיאון האמריקני להיסטוריה של הטבע.
• קרא עוד על קביעת גיל כדור הארץ מתוך הסקר הגיאולוגי האמריקאי.

מאמר זה עודכן ב- 7 בפברואר, 2019, על ידי תורמת Space.com אליזבת האוול.