عمر الأرض

يُقدَّر عمر الأرض Age of Earth بـ 4.54 ± 0.05 مليار سنة (4.54 × 109 years ± 1%).[1][2][3][4]قد يمثل هذا العمر عمر التراكم، أو تكوين اللب، أو المادة التي تشكلت منها الأرض.[2]حيث يستند هذا التأريخ إلى أدلة من قياس العمر الإشعاعي لمادة النيزك[5]ويتوافق مع الأعمار الإشعاعية لأقدم العينات الأرضية و القمرية المعروفة.

الرخام الأزرق، الأرض كما بدت في عام 1972 من أپولو 17

بعد تطوير القياس الإشعاعي للتأريخ بالعمر في أوائل القرن العشرين، أظهرت قياسات الرصاص في المعادن الغنية باليورانيوم أن بعضها تجاوز المليار سنة.[6]أقدم المعادن التي تم تحليلها حتى الآن - بلورات صغيرة من الزركون من جاك هيلز في أستراليا الغربية - عمرها على الأقل 4.404 مليار سنة.[7][8][9] المحتويات الغنية بالكالسيوم والألمنيوم - أقدم المكونات الصلبة المعروفة داخل النيازك التي تشكلت داخل النظام الشمسي - يبلغ عمرها 4.567 مليار سنة،[10][11]مما يعطي حد أدنى لـ عمر النظام الشمسي.

يُفترض أن تراكم الأرض بدأ بعد فترة وجيزة من تكوين الشوائب الغنية بالكالسيوم والألمنيوم والنيازك. نظراً لأن الوقت الذي استغرقته عملية التراكم هذه غير معروف بعد، وتتراوح التنبؤات من نماذج التراكم المختلفة من بضعة ملايين إلى حوالي 100 مليون سنة، يصعب تحديد الفرق بين عمر الأرض وأقدم الصخور. من الصعب أيضاً تحديد العمر الدقيق أقدم صخور على الأرض، مكشوفة على السطح، لأنها تكتلات من معادن ربما تكون مختلفة الأعمار.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تطوير المفاهيم الجيولوجية الحديثة

-4500 —
-4000 —
-3500 —
-3000 —
-2500 —
-2000 —
-1500 —
-1000 —
-500 —
0 —

أعطت دراسات الطبقات الأرضية - طبقات الصخور والأرض - لعلماء الطبيعة تقديراً بأن الأرض ربما مرت بالعديد من التغييرات أثناء وجودها. غالباً ما تحتوي هذه الطبقات على بقايا متحجرة لمخلوقات غير معروفة، مما دفع البعض لتفسير تطور الكائنات الحية من طبقة إلى أخرى.[12][13]

كان نيكولاس ستينو في القرن السابع عشر من أوائل علماء الطبيعة الذين قدروا العلاقة بين البقايا الأحفورية والطبقات.[13]قادته ملاحظاته إلى صياغة مفاهيم طبقات الأرض المهمة (أي، "قاعدة تعاقب طبقي" و "قاعدة أفقية أصلية").[14] في تسعينيات القرن التاسع عشر، افترض وليام سميث أنه إذا كانت طبقتان من الصخور في مواقع مختلفة على نطاق واسع تحتوي على أحافير متشابهة، فمن المعقول جداً أن تكون الطبقات من نفس العمر.[15] ابن أخ سميث وطالبه، جون فيلپس، تم حسابهما لاحقاً بهذه الوسائل أن عمر الأرض كان حوالي 96 مليون سنة.[16]

في منتصف القرن الثامن عشر، اقترح عالم الطبيعة ميخائيل لومونوسوڤ أن الأرض قد نشأت بشكل منفصل عن بقية الكون قبل مئات الآلاف من السنين. كانت أفكار لومونوسوڤ تخمينية في الغالب. في عام 1779، حاول كونت دو بوفون الحصول على قيمة لعمر الأرض باستخدام تجربة: لقد صنع كرة أرضية صغيرة تشبه الأرض في تكوينها ثم قاس معدل تبريدها. قاده ذلك إلى تقدير أن عمر الأرض كان حوالي 75000 سنة.

استخدم علماء الطبيعة الآخرون هذه الفرضيات لبناء تاريخ الأرض، على الرغم من أن خطوطهم الزمنية كانت غير دقيقة لأنهم لم يعرفوا كم من الوقت استغرق لوضع طبقات ستراتيغرافية.[14]في عام 1830، قام الجيولوجي تشارلز لايل، بتطوير الأفكار الموجودة في أعمال جيمس هتون، بنشر مفهوم أن ميزات الأرض كانت في تغير دائم، وتتآكل وتتشكل باستمرار، وكان معدل هذا التغيير تقريبا ثابت. كان هذا تحدياً لوجهة النظر التقليدية، التي رأت أن تاريخ الأرض يهيمن عليه الكوارث متقطعة. تأثر العديد من علماء الطبيعة من قبل لايل ليصبحوا " موحدين" الذين اعتقدوا أن التغييرات كانت ثابتة وموحدة.[بحاجة لمصدر]


الحسابات الأولية

في عام 1862، نشر الفيزيائي وليام طومسون، لورد كلڤن حسابات حددت عمر الأرض بين 20 مليون و 400 مليون سنة.[17][18]لقد افترض أن الأرض قد تشكلت كجسم منصهر تماماً، وحدد مقدار الوقت الذي سيستغرقه لتدرج الحراري القريب من السطح لينخفض إلى قيمته الحالية. لم تأخذ حساباته في الحسبان الحرارة المنتجة عبر الاضمحلال المشع (عملية غير معروفة آنذاك) أو، الأهم من ذلك، حمل حراري للدثار، الذي يسمح بالحرارة في الدثار العلوي للبقاء مرتفعاً لفترة أطول، مع الحفاظ على التدرج الحراري العالي في القشرة لفترة أطول. [17] كانت تقديرات كلڤن الأكثر تقييداً لعمر الشمس، الذي استند إلى تقديرات ناتجها الحراري ونظرية أن الشمس تحصل على طاقتها من انهيار الجاذبية؛ قدر كلڤن أن عمر الشمس حوالي 20 مليون سنة.[19][20]

 
وليام طومسون (لورد كلڤن)

واجه الجيولوجيون مثل تشارلز لايل صعوبة في قبول مثل هذا العمر القصير للأرض. بالنسبة لعلماء الأحياء، حتى 100 مليون سنة بدت أقصر من أن تكون معقولة. في نظرية تشارلز داروين عن التطور البشري، تتطلب عملية التباين العشوائي القابل للتوريث مع الانتخاب التراكمي فترات زمنية طويلة، وقد صرح داروين نفسه بأن تقديرات اللورد كلڤن لم تظهر لتوفير ما يكفي.[21] وفقًا لعلم الأحياء الحديث، فإن التاريخ التطوري الكلي من بداية الحياة حتى اليوم قد حدث منذ منذ 3.5 إلى 3.8 مليار سنة، وهو مقدار الوقت الذي انقضى منذ أحدث سلف مشترك لجميع الكائنات الحية كما يتضح من التأريخ الجيولوجي.[22]

في محاضرة في عام 1869 ، هاجم المدافع العظيم عن داروين، توماس هنري هكسلي حسابات طومسون، مشيراً إلى أنها بدت دقيقة في حد ذاتها ولكنها كانت مبنية على افتراضات خاطئة. ساهم الفيزيائي هرمان فون هلمهولتس (عام 1856) وعالم الفلك سيمون نيوكومب (في عام 1892) بحساباتهما الخاصة لمدة 22 و 18 مليون سنة، على التوالي، في المناقشة: لقد حسبوا بشكل مستقل مقدار الوقت سيستغرق تكثيف الشمس وصولاً إلى قطرها الحالي وسطوعها من سديم الغاز والغبار الذي ولدت منه.[23]كانت قيمهم متوافقة مع حسابات طومسون. ومع ذلك، فقد افترضوا أن الشمس كانت تتوهج فقط من حرارة تقليص الجاذبية. لم تكن عملية الاندماج النووي الشمسي معروفة بعد للعلم.

في عام 1895 تحدى جون پيري شخصية كلڤن على أساس افتراضاته حول الموصلية الكهربائية، و دخل أوليڤر هيڤي‌سايد في الحوار، معتبراً أنه "وسيلة لعرض قدرة طريقة العمليات لحل مشاكل التعقيد المثير للتساؤل."[24]

دعم علماء آخرون أرقام طومسون. اقترح ابن تشارلز داروين، عالم الفلك جورج داروين، أن الأرض و القمر قد تحطما في أيامهما الأولى عندما كانا كلاهما منصهراً. لقد حسب مقدار الوقت الذي سيستغرقه احتكاك المد والجزر لمنح الأرض 24 ساعة في اليوم الحالي. أضافت قيمته البالغة 56 مليون سنة دليلاً إضافياً على أن طومسون كان على المسار الصحيح.[23]

كان آخر تقدير قدمه طومسون، في عام 1897، هو: "كان عمره أكثر من 20 عاماً وأقل من 40 مليون عام، وربما كان أقرب بكثير من 20 عاماً".[25]في عامي 1899 و 1900، حسب جون جولي المعدل الذي ينبغي أن تتراكم به المحيطات من الملح من عمليات التعرية، وحدد أن عمر المحيطات يتراوح بين 80 إلى 100 مليون سنة تقريباً.[23]

التأريخ الإشعاعي

لمحة عامة

بحكم طبيعتها الكيميائية، تحتوي معادن الصخور على عناصر معينة دون غيرها؛ ولكن في الصخور التي تحتوي على نظائر مشعة، تولد عملية الاضمحلال الإشعاعي عناصر غريبة بمرور الوقت. من خلال قياس تركيز المنتج النهائي المستقر للانحلال، إلى جانب معرفة عمر النصف والتركيز الأولي لعنصر التحلل، يمكن حساب عمر الصخر.[26] المنتجات النهائية المشعة النموذجية هي الأرگون من تحلل الپوتاسيوم - 40، و الرصاص من تحلل اليورانيوم و الثوريوم.[26]إذا أصبحت الصخور منصهرة، كما يحدث في وشاح الأرض، فإن مثل هذه المنتجات النهائية غير المشعة تتسرب عادةً أو يُعاد توزيعها.[26] وبالتالي فإن عمر أقدم صخرة أرضية يعطي حداً أدنى لعمر الأرض، بافتراض عدم وجود صخرة سليمة لفترة أطول من الأرض نفسها.

دثار الحمل الحراري والنشاط الإشعاعي

في عام 1892، تم تعيين طومسون لورد كلڤن تقديراً لإنجازاته العلمية العديدة. حسب كلڤن عمر الأرض باستخدام التدرجات الحرارية، ووصل إلى تقدير يقدر بحوالي 100 مليون سنة.[27] لم يدرك أن دثار الأرض كانت محمولة، وهذا يبطل تقديره. في عام 1895، أنتج جون پيري تقديراً لعمر الأرض من 2 إلى 3 مليارات سنة باستخدام نموذج دثار الحمل الحراري والقشرة الرقيقة، [27] ولكن تم تجاهل عمله بصورة عامة.[17] تمسك كلڤن بتقديره لـ 100 مليون سنة، ثم خفضها لاحقاً إلى حوالي 20 مليون سنة.

قدم اكتشاف النشاط الإشعاعي عاملاً آخر في الحساب. بعد اكتشاف هنري بكرل الأولي في عام 1896،[28][29][30][31]فقد اكتشف كل من ماري و پيير كوري العناصر المشعة البولونيوم و الراديوم في عام 1898;[32] وفي عام 1903، أعلن پيير كوري و ألبرت لابورد أن الراديوم ينتج حرارة كافية لإذابة وزنه في الجليد في أقل من ساعة.[33]سرعان ما أدرك الجيولوجيون أن هذا يخل بالافتراضات الكامنة وراء معظم حسابات عمر الأرض. افترض هؤلاء أن الحرارة الأصلية للأرض والشمس قد تبددت بشكل مطرد في الفضاء، لكن الاضمحلال الإشعاعي يعني أن هذه الحرارة تتجدد باستمرار. كان جورج داروين وجون جولي أول من أشار إلى ذلك في عام 1903.[34]

ابتكار التأريخ الإشعاعي

حقق النشاط الإشعاعي، الذي أطاح بالحسابات القديمة، ثمرة من خلال توفير أساس لحسابات جديدة، في شكل التأريخ الإشعاعي.

واصل إرنست رذرفورد و فردريك سودي معاً عملهما على المواد المشعة وخلصا إلى أن النشاط الإشعاعي كان نتيجة للتحول التلقائي للعناصر الذرية. في الاضمحلال الإشعاعي، يتحلل عنصر إلى عنصر آخر أخف، ويطلق الإشعاع ألفا، بيتا، أو گاما في هذه العملية. لقد قرروا أيضاً أن نظيراً معيناً لعنصر مشع يتحلل إلى عنصر آخر بمعدل مميز. يُعطى هذا المعدل من حيث "عمر النصف"، أو مقدار الوقت الذي يستغرقه نصف كتلة تلك المادة المشعة لتتحلل إلى "منتج الاضمحلال".

بعض المواد المشعة لها فترات نصف عمر قصيرة؛ البعض لديه أنصاف عمر طويل. اليورانيوم و الثوريوم لهما فترات نصف عمرية طويلة، وبالتالي فهي موجودة في قشرة الأرض، ولكن العناصر المشعة ذات فترات نصف العمر القصيرة تختفي عموماً. يشير هذا إلى أنه قد يكون من الممكن قياس عمر الأرض من خلال تحديد النسب النسبية للمواد المشعة في العينات الجيولوجية. في الواقع، لا تتحلل العناصر المشعة دائماً إلى عناصر غير مشعة ("مستقرة") بشكل مباشر، بدلاً من ذلك، تتحلل إلى عناصر مشعة أخرى لها نصف عمر خاص بها وما إلى ذلك، حتى تصل إلى عنصر مستقر. عُرفت هذه بـ "سلسلة الانحلال"، مثل سلسلة اليورانيوم والراديوم والثوريوم، في غضون بضع سنوات من اكتشاف النشاط الإشعاعي وقدمت أساساً لبناء تقنيات التأريخ الإشعاعي.

رواد النشاط الإشعاعي هم الكيميائي برترم بي. بولتوود وراذرفورد النشط. أجرى بولتوود دراسات حول المواد المشعة كمستشار، وعندما حاضر رذرفورد في جامعة ييل عام 1904،[35]استوحى بولتوود لوصف العلاقات بين العناصر في سلسلة متنوعة من الاضمحلال. في أواخر عام 1904، اتخذ رذرفورد الخطوة الأولى نحو التأريخ الإشعاعي من خلال اقتراح أن جسيم ألفا المنطلق عن طريق الاضمحلال الإشعاعي يمكن أن يكون محاصراً في مادة صخرية مثل ذرات الهليوم. في ذلك الوقت، كان رذرفورد يخمن فقط العلاقة بين جسيمات ألفا وذرات الهيليوم، لكنه سيثبت العلاقة بعد أربع سنوات.

حدد سودي و وليام رامزي للتو المعدل الذي ينتج به الراديوم جسيمات ألفا، واقترح رذرفورد أنه يمكنه تحديد عمر عينة صخرية عن طريق قياس تركيز الهليوم فيها. قام بتأريخ صخرة بحوزته إلى عمر 40 مليون سنة بهذه التقنية. كتب رذرفورد،

دخلت الغرفة، التي كانت نصف مظلمة، ولاحظت حينها اللورد كلڤن بين الجمهور وأدركت أنني كنت في مشكلة في الجزء الأخير من حديثي الذي تناول عصر الأرض، حيث تعارضت آرائي مع رؤيته. مما يريحني، نام كلڤن سريعاً، لكن عندما وصلت إلى النقطة المهمة، رأيت الطائر العجوز جالساً، يفتح عينه، ويلقي نظرة حزينة علي! ثم جاء إلهام مفاجئ، وقلت، "لقد حدد اللورد كلڤن عمر الأرض، بشرط عدم اكتشاف مصدر جديد. هذا الكلام النبوي يشير إلى ما نفكر فيه الآن الليلة، الراديوم!" ها! ابتسم الصبي العجوز في وجهي.[36]

افترض رذرفورد أن معدل اضمحلال الراديوم كما حدده رامزي وسودي كان دقيقاً، وأن الهليوم لم يفلت من العينة بمرور الوقت. كان مخطط رذرفورد غير دقيق، لكنه كان خطوة أولى مفيدة.

ركز بولتوود على المنتجات النهائية لسلسلة الانحلال. في عام 1905، اقترح أن الرصاص هو المنتج النهائي المستقر لانحلال الراديوم. كان من المعروف بالفعل أن الراديوم هو نتاج وسيط لاضمحلال اليورانيوم. انضم رذرفورد، وحدد عملية الانحلال التي ينبعث فيها الراديوم خمسة جسيمات ألفا من خلال العديد من المنتجات الوسيطة لينتهي بها المطاف بالرصاص، وتكهن بإمكانية استخدام سلسلة اضمحلال الراديوم والرصاص لتاريخ عينات الصخور. قام بولتوود بالأعمال الشاقة، وبحلول نهاية عام 1905 قدم تواريخ 26 عينة منفصلة من الصخور، تتراوح من 92 إلى 570 مليون سنة. لم ينشر هذه النتائج، والتي كانت محظوظة لأنها كانت معيبة بسبب أخطاء القياس والتقديرات الضعيفة لنصف عمر الراديوم. صقل بولتوود عمله ونشر النتائج أخيراً في عام 1907.[6]

أشارت ورقة بولتوود إلى أن العينات المأخوذة من طبقات مماثلة لها نسب مماثلة من الرصاص إلى اليورانيوم، وأن العينات المأخوذة من الطبقات الأقدم تحتوي على نسبة أعلى من الرصاص، باستثناء الحالات التي كان هناك دليل على أن الرصاص يحتوي على ترشح من العينة. كانت دراساته معيبة بسبب حقيقة أن سلسلة انحلال الثوريوم لم تكن مفهومة، مما أدى إلى نتائج غير صحيحة للعينات التي تحتوي على كل من اليورانيوم والثوريوم. ومع ذلك، كانت حساباته أكثر دقة بكثير من أي حسابات تم إجراؤها في ذلك الوقت. ستعطي التحسينات في التقنية فيما بعد أعماراً لعينة بولتوود البالغ عددها 26 عينة من 410 ملايين إلى 2.2 مليار سنة.[6]

تأسيس آرثر هولمز للتأريخ الإشعاعي

على الرغم من أن بولتوود نشر ورقته البحثية في مجلة جيولوجية بارزة، إلا أن المجتمع الجيولوجي لم يكن لديه اهتمام كبير بالنشاط الإشعاعي.[بحاجة لمصدر]تخلى بولتوود عن العمل في التأريخ الإشعاعي واستمر في التحقيق في سلسلة أخرى من الانحلال. ظل رذرفورد فضولياً إلى حد ما بشأن قضية عمر الأرض، لكنه لم يقم بعمل يذكر بشأنها.

تلاعب روبرت ستروت بطريقة رذرفورد بالهليوم حتى عام 1910 ثم توقف. ومع ذلك، أصبح طالب ستروت آرثر هولمز مهتماً بالتأريخ الإشعاعي واستمر في العمل عليه بعد أن استسلم الجميع. ركز هولمز على مواعدة الرصاص، لأنه اعتبر طريقة الهليوم غير واعدة. أجرى قياسات على عينات صخرية وخلص في عام 1911 إلى أن أقدم (عينة من سيلان) كان عمرها حوالي 1.6 مليار سنة.[37] لم تكن هذه الحسابات جديرة بالثقة بشكل خاص. على سبيل المثال، افترض أن العينات كانت تحتوي على اليورانيوم فقط ولا تحتوي على الرصاص عند تكوينها.

نُشر بحث أكثر أهمية في عام 1913. أظهر أن العناصر توجد بشكل عام في متغيرات متعددة ذات كتل مختلفة، أو "نظائر عناصر كيميائية". في الثلاثينيات من القرن الماضي، تبين أن النظائر تحتوي على نوى بأعداد مختلفة من الجسيمات المحايدة المعروفة باسم "النيوترونات". في نفس العام، تم نشر أبحاث أخرى تحدد قواعد التحلل الإشعاعي، مما يسمح بتحديد أكثر دقة لسلسلة الانحلال.

شعر العديد من الجيولوجيين أن هذه الاكتشافات الجديدة جعلت التأريخ الإشعاعي أمراً معقداً لدرجة أنه لا قيمة لها.[بحاجة لمصدر] شعر هولمز أنهم أعطوه أدوات لتحسين تقنياته، ومضى قدماً في أبحاثه، ونشر قبل الحرب العالمية الأولى وبعدها. تم تجاهل عمله بشكل عام حتى عشرينيات القرن الماضي ، على الرغم من أنه في عام 1917، أعاد أستاذ الجيولوجيا جوزيف باريل في جامعة ييل صياغة التاريخ الجيولوجي كما كان مفهوماً في ذلك الوقت ليتوافق مع نتائج هولمز في التأريخ الإشعاعي. حدد بحث باريل أن طبقات الطبقات لم يتم وضعها جميعاً بنفس المعدل، وبالتالي لا يمكن استخدام المعدلات الحالية للتغير الجيولوجي لتوفير جداول زمنية دقيقة لتاريخ الأرض.[بحاجة لمصدر]

بدأت مثابرة هولمز تؤتي ثمارها أخيراً في عام 1921، عندما توصل المتحدثون في الاجتماع السنوي الجمعية البريطانية لتقدم العلوم إلى إجماع تقريبي على أن عمر الأرض يبلغ بضعة مليارات من السنين، وأن التأريخ الإشعاعي كان معقول. نشر هولمز كتابه "عصر الأرض، مقدمة للأفكار الجيولوجية" في عام 1927 والذي قدم فيه نطاقاً من 1.6 إلى 3.0 مليار سنة. لم يكن هناك دافع كبير لتبني التأريخ الإشعاعي المتبع، ومع ذلك، قاوم المتشددون في المجتمع الجيولوجي بعناد. لم يهتموا أبداً بمحاولات علماء الفيزياء للتدخل في مجالهم، وقد تجاهلوها بنجاح حتى الآن.[38]أدى الثقل المتزايد للأدلة أخيراً إلى تغيير التوازن في عام 1931، عندما قرر المجلس القومي للبحوث الأكاديمية الوطنية للعلوم بالولايات المتحدة حل هذه المسألة من عصر الأرض عن طريق تعيين لجنة للتحقيق. كان هولمز أحد الأشخاص القلائل على الأرض الذين تدربوا على تقنيات التأريخ الإشعاعي، وكان عضواً في اللجنة، وفي الواقع كتب معظم التقرير النهائي.[39]

وهكذا، خلص تقرير آرثر هولمز إلى أن التأريخ الإشعاعي كان الوسيلة الوحيدة الموثوقة لتحديد المقاييس الزمنية الجيولوجية. لقد انحرفت التفاصيل الكبيرة والدقيقة للتقرير عن أسئلة التحيز. ووصف الطرق المستخدمة والعناية التي أجريت بها القياسات وأشرطة الخطأ والقيود الخاصة بها.[بحاجة لمصدر]


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

التأريخ الإشعاعي الحديث

لا يزال التأريخ الإشعاعي هو الطريقة السائدة في تأريخ العلماء للمقاييس الزمنية الجيولوجية. تم اختبار تقنيات التأريخ الإشعاعي وصقلها بشكل مستمر منذ الستينيات. تم استخدام أربعين تقنية تأريخ مختلفة أو نحو ذلك حتى الآن، تعمل على مجموعة متنوعة من المواد. تواريخ نفس العينة باستخدام هذه التقنيات المختلفة في اتفاق وثيق جداً بشأن عمر المادة.[بحاجة لمصدر]

توجد مشكلات تلوث محتملة، ولكن تمت دراستها والتعامل معها من خلال التحقيق الدقيق، مما أدى إلى تقليل إجراءات تحضير العينات للحد من فرص التلوث.[بحاجة لمصدر]

لماذا تم استخدام النيازك

تم تحديد عمر 4.55 ± 0.07 مليار سنة، قريب جدًا من العمر المقبول اليوم، بواسطة كلير كاميرون پاترسون باستخدام التأريخ بنظائر اليورانيوم والرصاص (تحديداً تأريخ الرصاص-الرصاص) على العديد من النيازك بما في ذلك نيزك كانيون ديابلو ونشر في عام 1956.[40]

 
رسم تخطيطي لنظائر متزامنة الرصاص يوضح البيانات التي استخدمها پاترسون لتحديد عمر الأرض في عام 1956.

يُشتق عمر الأرض المقتبس جزئياً من نيزك كانيون ديابلو لعدة أسباب مهمة وهو مبني على فهم حديث للكيمياء الكونية تم بناؤه على مدى عقود من البحث.

معظم العينات الجيولوجية المأخوذة من الأرض غير قادرة على إعطاء تاريخ مباشر لتكوين الأرض من السديم الشمسي لأن الأرض قد خضعت لتمايز في اللب والغطاء\الدثار والقشرة، وقد مر هذا بعد ذلك بتاريخ طويل من مزج وفك هذه العينات الخزانات بواسطة الصفائح التكتونية و التجوية و الدوران الحراري المائي.

قد تؤثر كل هذه العمليات سلباً على آليات التأريخ النظيرية لأنه لا يمكن دائماً افتراض بقاء العينة كنظام مغلق، مما يعني أنه إما النواة أو الوليد نيوكليد (نوع من الذرة يتميز بعدد من النيوترونات والپروتونات التي تحتوي عليها الذرة) أو ربما تمت إزالة نوكليد وليدة وسيطة جزئياً من العينة، مما يؤدي إلى انحراف التاريخ النظيري الناتج. للتخفيف من هذا التأثير، من المعتاد تحديد تاريخ عدة معادن في نفس العينة، لتوفير تأريخ بياني. بدلاً من ذلك، يمكن استخدام أكثر من نظام تأريخ واحد على عينة للتحقق من السجل التاريخي.

علاوة على ذلك، يُنظر إلى بعض النيازك على أنها تمثل المادة البدائية التي تشكل منها القرص الشمسي المتراكم.[41] تصرف البعض كنظم مغلقة (لبعض الأنظمة النظيرية) بعد فترة وجيزة من تكوين القرص الشمسي والكواكب.[بحاجة لمصدر]حتى الآن، تدعم هذه الافتراضات الكثير من الملاحظات العلمية والتواريخ النظيرية المتكررة، وهي بالتأكيد فرضية أكثر قوة من تلك التي تفترض أن الصخور الأرضية قد احتفظت بتكوينها الأصلي.

ومع ذلك، فقد تم استخدام خامات الرصاص القديمة القديم من گالـِنا لتاريخ تكوين الأرض لأنها تمثل أقدم المعادن المكونة للرصاص فقط على الكوكب وتسجيل أقدم الرصاص المتجانس - أنظمة النظائر الرائدة على هذا الكوكب. لقد أعادت هذه التواريخ العمرية 4.54 مليار سنة بدقة لا تقل عن 1٪ بهامش خطأ.[42]

فيما يلي إحصائيات للعديد من النيازك التي خضعت للتأريخ المتساوي الزمن:[43]

1. سانت سيڤرين (كوندريت متوسط)
1. Pb-Pb isochron 4.543 ± 0.019 billion years
2. Sm-Nd isochron 4.55 ± 0.33 billion years
3. Rb-Sr isochron 4.51 ± 0.15 billion years
4. Re-Os isochron 4.68 ± 0.15 billion years
2. جوڤيناس (أكوندريت البازلتية)
1. Pb-Pb isochron 4.556 ± 0.012 billion years
2. Pb-Pb isochron 4.540 ± 0.001 billion years
3. Sm-Nd isochron 4.56 ± 0.08 billion years
4. Rb-Sr isochron 4.50 ± 0.07 billion years
3. الليندي (كوندريت كربوني)
1. Pb-Pb isochron 4.553 ± 0.004 billion years
2. Ar-Ar age spectrum 4.52 ± 0.02 billion years
3. Ar-Ar age spectrum 4.55 ± 0.03 billion years
4. Ar-Ar age spectrum  4.56 ± 0.05 billion years

نيزك كانيون ديابلو

 
بارينجر كريتر ،أريزونا حيث تم العثور على نيزك كانيون ديابلو.

تم استخدام نيزك كانيون ديابلو لأنه كبير ويمثل نوعاً نادراً بشكل خاص من النيزك الذي يحتوي على كبريتيد معادن (خاصة ترويليت، FeS)، معدني سبائك النيكل - الحديد، بالإضافة إلى معادن السيليكات. هذا مهم لأن وجود المراحل المعدنية الثلاثة يسمح بالتحقيق في التواريخ النظيرية باستخدام عينات توفر فصلاً كبيراً في التركيزات بين النويدات الأصل والوليد. هذا ينطبق بشكل خاص على اليورانيوم والرصاص. الرصاص قوي الكلسوفيل ويوجد في الكبريتيد بتركيز أكبر بكثير منه في السيليكات، مقابل اليورانيوم. بسبب هذا الفصل في النويدات الأصل والوليد أثناء تكوين النيزك، فقد سمح هذا بتحديد تاريخ أكثر دقة لتكوين القرص الشمسي وبالتالي الكواكب أكثر من أي وقت مضى.

 
جزء من نيزك الحديد كانيون ديابلو.

تم تأكيد العمر المحدد من نيزك كانيون ديابلو بمئات من التحديدات العمرية الأخرى، من العينات الأرضية والنيازك الأخرى.[44] ومع ذلك، تظهر عينات النيزك انتشاراً من 4.53 إلى 4.58 مليار سنة مضت. يتم تفسير ذلك على أنه مدة تكوين السديم الشمسي وانهياره في القرص الشمسي لتكوين الشمس والكواكب. تسمح هذه الفترة الزمنية البالغة 50 مليون سنة بتراكم الكواكب من الغبار الشمسي الأصلي والنيازك.

القمر، كجسم آخر خارج كوكب الأرض لم يخضع لتكتونية الصفائح وليس له غلاف جوي، يوفر تواريخ عمرية دقيقة تماماً من العينات التي تم إرجاعها من بعثات أپولو. تم تأريخ الصخور التي تم إرجاعها من القمر بحد أقصى 4.51 مليار سنة. كما تم تأريخ النيازك المريخية ​​التي هبطت على الأرض أيضاً بحوالي 4.5 مليار سنة بواسطة تأريخ الرصاص. يمكن أيضًا أن توفر العينات القمرية ، نظرًا لعدم تأثرها بالعوامل الجوية أو حركة الصفائح التكتونية أو المواد التي تحركها الكائنات الحية، التأريخ عن طريق الفحص المباشر بـالمجهر الإلكتروني لمسارات الأشعة الكونية. يوفر تراكم الاضطرابات الناتجة عن تأثيرات جسيمات الأشعة الكونية عالية الطاقة تأكيداً آخر للتواريخ النظيرية. التأريخ بالأشعة الكونية مفيد فقط للمواد التي لم يتم صهرها، لأن الذوبان يمحو البنية البلورية للمادة، ويمسح الآثار التي خلفتها الجسيمات.

إجمالاً، يتم استخدام توافق التواريخ العمرية لكل من خزانات الرصاص الأرضية الأولى وجميع الخزانات الأخرى داخل النظام الشمسي التي تم العثور عليها حتى الآن لدعم حقيقة أن الأرض وبقية النظام الشمسي تشكلت منذ حوالي 4.53 إلى 4.58 مليار سنة.[بحاجة لمصدر]

انظر أيضاً

الهامش

  1. ^ "Age of the Earth". U.S. Geological Survey. 1997. Archived from the original on 23 December 2005. Retrieved 2006-01-10.
  2. ^ أ ب Dalrymple, G. Brent (2001). "The age of the Earth in the twentieth century: a problem (mostly) solved". Special Publications, Geological Society of London. 190 (1): 205–221. Bibcode:2001GSLSP.190..205D. doi:10.1144/GSL.SP.2001.190.01.14. S2CID 130092094.
  3. ^ Manhesa, Gérard; Allègre, Claude J.; Dupréa, Bernard & Hamelin, Bruno (1980). "Lead isotope study of basic-ultrabasic layered complexes: Speculations about the age of the earth and primitive mantle characteristics". Earth and Planetary Science Letters. 47 (3): 370–382. Bibcode:1980E&PSL..47..370M. doi:10.1016/0012-821X(80)90024-2.
  4. ^ Braterman, Paul S. (2013). "How Science Figured Out the Age of Earth". Scientific American. Archived from the original on 2016-04-12.
  5. ^ Hedman, Matthew (2007). "9: Meteorites and the Age of the Solar System". The Age of Everything. University of Chicago Press. pp. 142–162. ISBN 9780226322940. Archived from the original on 2018-02-14.
  6. ^ أ ب ت Boltwood, B. B. (1907). "On the ultimate disintegration products of the radio-active elements. Part II. The disintegration products of uranium". American Journal of Science. 23 (134): 77–88. doi:10.2475/ajs.s4-23.134.78. S2CID 131688682.
    For the abstract, see: Chemical Abstracts Service, American Chemical Society (1907). Chemical Abstracts. New York, London: American Chemical Society. p. 817. Retrieved 2008-12-19.
  7. ^ Wilde, S. A.; Valley, J. W.; Peck, W. H.; Graham C. M. (2001-01-11). "Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago". Nature. 409 (6817): 175–178. Bibcode:2001Natur.409..175W. doi:10.1038/35051550. PMID 11196637. S2CID 4319774.
  8. ^ Valley, John W.; Peck, William H.; Kin, Elizabeth M. (1999). "Zircons Are Forever" (PDF). The Outcrop, Geology Alumni Newsletter. University of Wisconsin-Madison. pp. 34–35. Archived (PDF) from the original on 2009-02-26. Retrieved 2008-12-22.
  9. ^ Wyche, S.; Nelson, D. R.; Riganti, A. (2004). "4350–3130 Ma detrital zircons in the Southern Cross Granite–Greenstone Terrane, Western Australia: implications for the early evolution of the Yilgarn Craton". Australian Journal of Earth Sciences. 51 (1): 31–45. Bibcode:2004AuJES..51...31W. doi:10.1046/j.1400-0952.2003.01042.x.
  10. ^ Amelin, Y; Krot, An; Hutcheon, Id; Ulyanov, Aa (Sep 2002). "Lead isotopic ages of chondrules and calcium-aluminum-rich inclusions". Science. 297 (5587): 1678–83. Bibcode:2002Sci...297.1678A. doi:10.1126/science.1073950. ISSN 0036-8075. PMID 12215641. S2CID 24923770.
  11. ^ Baker, J.; Bizzarro, M.; Wittig, N.; Connelly, J.; et al. (2005-08-25). "Early planetesimal melting from an age of 4.5662 Gyr for differentiated meteorites". Nature. 436 (7054): 1127–1131. Bibcode:2005Natur.436.1127B. doi:10.1038/nature03882. PMID 16121173. S2CID 4304613.
  12. ^ Lyell, Charles, Sir (1866). Elements of Geology; or, The Ancient Changes of the Earth and its Inhabitants as Illustrated by Geological Monuments (Sixth ed.). New York: D. Appleton and company. Retrieved 2008-12-19.
  13. ^ أ ب Stiebing, William H. (1994). Uncovering the Past. Oxford University Press US. ISBN 978-0-19-508921-9.
  14. ^ أ ب Brookfield, Michael E. (2004). Principles of Stratigraphy. Blackwell Publishing. p. 116. ISBN 978-1-4051-1164-5.
  15. ^ Fuller, J. G. C. M. (2007-07-17). "Smith's other debt, John Strachey, William Smith and the strata of England 1719–1801". Geoscientist. The Geological Society. Archived from the original on 24 November 2008. Retrieved 2008-12-19.
  16. ^ Burchfield, Joe D. (1998). "The age of the Earth and the invention of geological time". Geological Society, London, Special Publications. 143 (1): 137–143. Bibcode:1998GSLSP.143..137B. CiteSeerX 10.1.1.557.2702. doi:10.1144/GSL.SP.1998.143.01.12. S2CID 129443412.
  17. ^ أ ب ت England, P.; Molnar, P.; Righter, F. (January 2007). "John Perry's neglected critique of Kelvin's age for the Earth: A missed opportunity in geodynamics". GSA Today. 17 (1): 4–9. doi:10.1130/GSAT01701A.1.
  18. ^ Dalrymple (1994) pp. 14–17, 38
  19. ^ Burchfield, Joe D. (1990-05-15). Lord Kelvin and the Age of the Earth (in الإنجليزية). University of Chicago Press. pp. 69 ff. ISBN 9780226080437. Archived from the original on 2018-02-14.
  20. ^ Stacey, Frank D. (2000). "Kelvin's age of the Earth paradox revisited". Journal of Geophysical Research. 105 (B6): 13155–13158. Bibcode:2000JGR...10513155S. doi:10.1029/2000JB900028.
  21. ^ Origin of Species, Charles Darwin, 1872 edition, page 286
  22. ^ Borenstein, Seth (November 13, 2013). "Oldest fossil found: Meet your microbial mom". Excite. Yonkers, NY: Mindspark Interactive Network. Associated Press. Archived from the original on June 29, 2015. Retrieved 2015-03-02.)
  23. ^ أ ب ت Dalrymple (1994) pp. 14–17
  24. ^ Paul J. Nahin (1985) Oliver Heaviside, Fractional Operators, and the Age of the Earth, IEEE Transactions on Education E-28(2): 94–104, link from IEEE Explore
  25. ^ Dalrymple (1994) pp. 14, 43
  26. ^ أ ب ت Nichols, Gary (2009). "21.2 Radiometric Dating". Sedimentology and Stratigraphy. John Wiley & Sons. pp. 325–327. ISBN 978-1405193795.
  27. ^ أ ب England, Philip C.; Molnar, Peter; Richter, Frank M. (2007). "Kelvin, Perry and the Age of the Earth" (PDF). American Scientist. 95 (4): 342–349. CiteSeerX 10.1.1.579.1433. doi:10.1511/2007.66.3755. Archived (PDF) from the original on 2010-07-02.
  28. ^ Henri Becquerel (1896). "Sur les radiations émises par phosphorescence". Comptes Rendus. 122: 420–421.
  29. ^ Comptes Rendus 122: 420 (1896), translated by Carmen Giunta. Accessed 12 April 2021.
  30. ^ Henri Becquerel (1896). "Sur les radiations invisibles émises par les corps phosphorescents". Comptes Rendus. 122: 501–503.
  31. ^ Comptes Rendus 122: 501–503 (1896), translated by Carmen Giunta. Accessed 12 April 2021.
  32. ^ Curie, Pierre; Curie, Marie & Bémont, Gustave (1898). "Sur une nouvelle substance fortement radio-active, contenue dans la pechblende (On a new, strongly radioactive substance contained in pitchblende)". Comptes Rendus. 127: 1215–1217. Archived from the original on 6 August 2009. Retrieved 12 April 2021.
  33. ^ Curie, Pierre; Laborde, Albert (1903). "Sur la chaleur dégagée spontanément par les sels de radium". Comptes Rendus. 136: 673–675.
  34. ^ Joly, John (1909). Radioactivity and Geology: An Account of the Influence of Radioactive Energy on Terrestrial History (1st ed.). London, UK: Archibald Constable & Co., ltd. p. 36. Reprinted by BookSurge Publishing (2004) ISBN 1-4021-3577-7.
  35. ^ Rutherford, E. (1906). Radioactive Transformations. London: Charles Scribner's Sons. Reprinted by Juniper Grove (2007) ISBN 978-1-60355-054-3.
  36. ^ Eve, Arthur Stewart (1939). Rutherford: Being the life and letters of the Rt. Hon. Lord Rutherford, O. M.. Cambridge: Cambridge University Press.
  37. ^ Dalrymple (1994) p. 74
  38. ^ The Age of the Earth Debate Badash, L Scientific American 1989 esp p95 Archived 2016-11-05 at the Wayback Machine.
  39. ^ Dalrymple (1994) pp. 77–78
  40. ^ Patterson, Claire (1956). "Age of meteorites and the earth" (PDF). Geochimica et Cosmochimica Acta. 10 (4): 230–237. Bibcode:1956GeCoA..10..230P. doi:10.1016/0016-7037(56)90036-9. Archived (PDF) from the original on 2010-06-21. Retrieved 2009-07-07.
  41. ^ Carlson, R. W. (December 1–3, 1998). "Lead–Lead Constraints on the Timescale of Early Planetary Differentiation"., Houston, Texas: Lunar and Planetary Institute. 
  42. ^ Dalrymple (1994) pp. 310–341
  43. ^ Dalrymple, Brent G. (2004). Ancient Earth, Ancient Skies: The Age of the Earth and Its Cosmic Surroundings. Stanford University Press. pp. 147, 169. ISBN 978-0-8047-4933-6.
  44. ^ Terada, K. (May 20–24, 2001). "In-situ ion microprobe U-Pb dating of phosphates in H-chondrites"., Hot Springs, Virginia: Lunar and Planetary Institute. 

ببليوگرافيا

Further reading

  • Baadsgaard, H.; Lerbekmo, J.F.; Wijbrans, J.R., 1993. Multimethod radiometric age for a bentonite near the top of the Baculites reesidei Zone of southwestern Saskatchewan (Campanian-Maastrichtian stage boundary?). Canadian Journal of Earth Sciences, v.30, p. 769–775.
  • Baadsgaard, H. and Lerbekmo, J.F., 1988. A radiometric age for the Cretaceous-Tertiary boundary based on K-Ar, Rb-Sr, and U-Pb ages of bentonites from Alberta, Saskatchewan, and Montana. Canadian Journal of Earth Sciences, v.25, p. 1088–1097.
  • Eberth, D.A. and Braman, D., 1990. Stratigraphy, sedimentology, and vertebrate paleontology of the Judith River Formation (Campanian) near Muddy Lake, west-central Saskatchewan. Bulletin of Canadian Petroleum Geology, v.38, no.4, p. 387–406.
  • Goodwin, M.B. and Deino, A.L., 1989. The first radiometric ages from the Judith River Formation (Upper Cretaceous), Hill County, Montana. Canadian Journal of Earth Sciences, v.26, p. 1384–1391.
  • Gradstein, F. M.; Agterberg, F.P.; Ogg, J.G.; Hardenbol, J.; van Veen, P.; Thierry, J. and Zehui Huang., 1995. A Triassic, Jurassic and Cretaceous time scale. IN: Bergren, W. A.; Kent, D.V.; Aubry, M-P. and Hardenbol, J. (eds.), Geochronology, Time Scales, and Global Stratigraphic Correlation. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Special Publication No. 54, p. 95–126.
  • Harland, W.B., Cox, A.V.; Llewellyn, P.G.; Pickton, C.A.G.; Smith, A.G.; and Walters, R., 1982. A Geologic Time Scale: 1982 edition. Cambridge University Press: Cambridge, 131p.
  • Harland, W.B.; Armstrong, R.L.; Cox, A.V.; Craig, L.E.; Smith, A.G.; Smith, D.G., 1990. A Geologic Time Scale, 1989 edition. Cambridge University Press: Cambridge, p. 1–263. ISBN 0-521-38765-5
  • Harper, C.W. Jr (1980). "Relative age inference in paleontology". Lethaia. 13 (3): 239–248. doi:10.1111/j.1502-3931.1980.tb00638.x.
  • Obradovich, J.D., 1993. A Cretaceous time scale. IN: Caldwell, W.G.E. and Kauffman, E.G. (eds.). Evolution of the Western Interior Basin. Geological Association of Canada, Special Paper 39, p. 379–396.
  • Palmer, Allison R (1983). "The Decade of North American Geology 1983 Geologic Time Scale". Geology. 11 (9): 503–504. Bibcode:1983Geo....11..503P. doi:10.1130/0091-7613(1983)11<503:tdonag>2.0.co;2.
  • Powell, James Lawrence, 2001, Mysteries of Terra Firma: the Age and Evolution of the Earth, Simon & Schuster, ISBN 0-684-87282-X


. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

External links