הבנת הגיל של כדור הארץ נתקלה בקשיים גדולים יותר מכפי שציפו המדענים בתחילה. התשובה לא נמצאה על ידי ספירה הדורות של בני אדם. התשובה לא נמצאה על ידי מדידת שכבות משקע. רק בשנות התשעים של המאה ה- 19 החלו מדענים להבין מהם תהליכים רדיואקטיביים, וזמן נוסף עבר עד שאנשים החלו להסתייע בהם כדי למדוד במדויק את גיל כדור הארץ והירח.
באדיבות pixabay
איך קבעו המדענים את גילם כדור הארץ והירח? באמצעות חקירה של תופעות רדיואקטיביות בסלעים, אנו יכולים למדוד את הזמן מאז שסלע היה במצב מותך. כאשר סלעים מתגבשים מחומר מותך, מיקום האטומים של איזוטופ האם (ויצירת הבת) נקבע במקום אחד. לפני היווצרות הסלע, תוצרים של דעיכות רדיואקטיביות יכול לנוע ממקום למקום, למשל ע"י ערבוב של לבה נוזלית. לאחר הסלע מתקשה הדעיכה מתרחש רק במקום אחד. על ידי היכרות עם קצב תהליכי הדעיכה, ומדידת היחס בין האיזוטופים של האם והבת, אפשר להעריך בדיוק סביר את גיל הסלע.
חמושים בטכניקה של תיארוך רדיואקטיבי, הגיאולוגים יצאו למצוא את הסלעים העתיקים ביותר על פני כדור הארץ. סלעים עתיקים אלה הם נדירים מאוד, כי לאחר מיליארדי שנים, רובם נהרסו על ידי הגיאולוגיה הפעילה של כדור הארץ. האזורים העתיקים ביותר של קרום נותרו ללא שינוי בגרינלנד, מערב אוסטרליה, ודרום אפריקה. גילם מוערך החל מ- 3.9 ועד 4.0 מיליארד שנים. בתגלית אחת יוצאת דופן מאזור ג 'ק הילס במערב אוסטרליה, גביש זירקון קטן נמצא עם גיל רדיומטרי של 4.404 מיליארד שנים. חישבו על כך – מינרל זעיר מראש מסמר מעיד על מיליארדי שנים של היסטוריה! אנחנו צריכים להוסיף לפרק זמן זה מספר לא ברור המייצג את הזמן שבו כדור הארץ היה מותך ואת פני השטח שלו היו מופגזים ללא הרף על ידי פסולת ממערכת השמש. ניתן לקבוע גבול עליון לגיל כדור הארץ באמצעות ניתוח של חומר של מטאוריטים פרימיטיביים ביותר, חומר זה עשיר בסידן ואלומיניום. הגיל המדוד של מערכת השמש הוא 4.567 מיליארד שנים. האומדן הטוב ביותר לגילו הכולל של כדור הארץ הוא 4.54 מיליארד שנים עם אי-ודאות של 1% בלבד.
באדיבות NASA
בכדי לאמת מספר זה, מדענים רצו לבחון גם את גיל סלעי הירח, כדי לראות אם הם בעלי גיל הדומה לזה של כדור הארץ. כל אחת משלחות אפולו החזירה לכדור הארץ מטען יקר של סלעי ירח, דגימות קרקע, וחומר שנאסף באמצעות קידוח. גם רשות החלל הסובייטית החזירה דוגמאות קרקע בכמות קטנה יותר, באמצעות חלליות לא מאוישות. המדענים אספו כמה מאות קילוגרמים של סלעים -מ 9 אתרים שונים על פני הירח. מדעני הירח בדקו בשקיקה את הדגימות הללו, והחלו לחשוף את ההיסטוריה של הירח. רבים מן הסלעים היו בטווח גילאים של 3 עד 4 מיליארד שנים. התגלו גם כמה פיסות סלע שראשיתן מלפני 4.4 או 4.5 מיליארד שנה. ככל הנראה, רוב הסלעים נוצרו במאות מיליוני השנים הראשונות בהיסטוריה של הירח, נהרסו על ידי ההפגזה העזה שאירעה באותו זמן, ולכן הסלעים ושברי הסלעים הראשונים נדירים ביותר. מדענים מוסיפים כ- 100 מיליון שנים לעידן זה, שנדרשו לירח המותך. האומדן הטוב ביותר של גיל הירח באמצעות מדידות רדיומטרי הוא 4.527 מיליארד שנים, מעט צעיר יותר מאשר כדור הארץ.
גילאים מוחלטים ממדידות רדיומטריות שימשו לכיול הגילאים היחסיים של חלקים שונים על פני הירח, החל משיטות של ספירת מכתשים (ראה מאמר קשור). תיארוך רדיואקטיבי אישר את מה שרמזו מכתשי הירח: המישורים האפלים החלקים, "הימות", הם צעירים בהרבה מן הרמות הממוכתשות. לאחר כיול הגילאים היחסיים באמצעות המכתשים, ניתן היה למצוא גילאים מוחלטים גם עבור משטחים פלנטריים אחרים, כגון אילו שמרקורי ומאדים, בהנחה ששיעור יצירת המכתשים היו עקביים בכל מערכת השמש הפנימית.
שיטות תיארוך רדיומטריות שופרו מזה שישים שנה ויותר, ועשרות סוגים של חומרים רדיואקטיביים שונים יכולים לשמש לצורך מחקר זה. כאשר אנו מיישמים את הטכניקה רדיואקטיבי באמצעות היכרויות עם דוגמאות ממערכת השמש – סלעים יבשתיים, סלעי ירח, מטאוריטים מהחלל העמוק – כולם מניבים גיל של שערכו כ- 4.6 מיליארד שנים. הטכניקה מבוססת על הפיזיקה המובנת היטב של רדיואקטיביות, אשר ניתן לבודקה במעבדה. מדענים מעריכים זאת ההוכחה לגיל כדור הארץ, והיא גם הובילה לכרונולוגיה של מערכת השמש כולה. חישבו לרגע על המספר העצום הזה. לעומתו, כל הדורות של האנושות הם רק מצמוץ של העין הקוסמית. אנחנו, כבני אדם, קיימים פחות מעשירית אחוז ממשך ההיסטוריה של הפלנטה שלנו!
Author: Chris Impey