یکشنبه/ سیاره آبی ۴.۵۴ میلیارد ساله شد/ سنجش سن زمین با رادیواکتیو
به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، کشف سن سیاره‌ای که در آن زندگی می‌کنیم یکی از بزرگترین پرسش‌هایی علمی است که تاکنون به آن پاسخ داده‌ایم. برای قرن‌ها، فرضیه‌های مختلفی مطرح شد که هر یک سنی فرضی را برای زمین تعیین می‌کرد. با این وجود تحقیقات جدیدتر نشان داد که سیاره آبی ما چیزی بیش از حد تصور محققان و دانشمندان پیشین عمر دارد و قدمت آن به بیش از ۴.۵ میلیارد می‌رسد. اما چطور می‌توانیم با اطمینان درباره این عدد و رقم صحبت کنیم؟
دانشمندان کمی پس از انقلاب علمی قرن هفدهم(انقلاب علمی به دوره‌ای گفته می‌شود که فرضیات و کشفیات تازه‌ای در رشته‌های مختلف علمی مانند فیزیک، نجوم، زیست‌شناسی، پزشکی، شیمی و ... انجام شد و پایه علوم نوین پی‌ریزی شد) توانستند با مطالعه صخره‌های لایه‌ای، فسیل‌ها و سرنخ‌هایی از این قبیل به این مسئله تقریبی پی ببرند که عمر زمین ده‌ها هزار و شاید میلیون‌ها سال باشد.
بیشتر بخوانید:
حقایقی درباره سیاره آبی/ از مغناطیس هسته زمین چه می‌دانید؟
چرا هسته زمین، سیاره را ذوب نمی‌کند؟
در آن زمان دانشمندان اصلاً نمی‌دانستند که زمین از چه تشکیل شده و صدالبته چیزی در مورد واپاشی هسته‌ای(radioactive decay) به گوششان نخورده بود. بدون کسب اطلاع از این علوم حیاتی، مدل‌ها و ایده‌هایی که آنها در مورد شکل‌گیری زمین فرضیه‌پردازی می‌دادند، معمولاً به خطا می‌رفت. سیاره ما در ابتدا به صورت سنگی گداخته بود و به تدریج با گذر زمان دمای آن پایین آمد و پوسته جامد جایگزین مواد مذاب شد.
فرضیه‌های اولیه برای محاسبه سن زمین
دانشمندان در اولین فرضیه‌های محاسبه سن زمین که جنبه‌ی علمی بیشتری داشت به این موضوع محوری پرداختند که چه قدر طول می‌کشد سیاره‌ای به وسعت زمین از وضعیتِ گداختگیِ ابتدایی‌اش سرد شود و به حالت جامد درآید. با اندازه‌گیری دمای صخره‌ها و محاسبه تقریبی اندازه‌ی خورشید، دانشمندان در آن ایام عمر زمین را چیزی بین ۷۵۰۰۰ الی ۲۰ میلیون سال تخمین زدند.
اما مشکل بزرگی در ارتباط با فرضیه آنها وجود داشت. به دلیل چرخش مواد آلی گداخته درون زمین و فعل‌وانفعالات هسته‌ای درون خورشید، سرعت سرد شدن بسیار آهسته‌تر از چیزی بود که آنها انتظار داشتند. به عبارت دیگر، اگر زمین فقط در فضا شکل یافته و سرد شده بود، می‌بایست مدت زمان طولانی‌تری داغ و گرم باقی می‌ماند.
امروز دانشمندان تخمین می‌زنند که نخستین بار ماده در ۴ میلیارد و ۵۶۷ میلیون سال پیش در منظومه شمسی تشکیل شد.
در اواسط قرن نوزدهم دانشمندان درک بهتری نسبت به آنچه برای زمین رخ داده پیدا کردند. آنها از وجود مایعات و جوشش دائمی مواد معدنی آگاه بودند. برمبنای این دانش جدید، تخمین آنها از سن زمین از رِنج چند دَه میلیون به چند صد میلیون تغییر پیدا کرد، اما همچنان در محاسبات آنها دو بخش حیاتی این پازل گمشده بود: تجدید دائمی سطح زمین طی رانش قاره‌ای در میلیون‌ها سال و نظریه واپاشی هسته‌ای.
سنگ روی پوسته زمین شاخص مناسبی برای اندازه‌گیری نیست
دانشمندان در ابتدا فرض می‌کردند که لایه سنگی زمین از زمان شکل‌گیری زمین دقیقاً همانجا ثابت بوده است. اما با تحقیقات بیشتر سرانجام به این نتیجه رسیدند که سطح زمین تغییر کرده است و بسیاری از سنگ‌ها و صخره‌ها ذوب و تجدید شده‌اند. ازاین‌رو کاشف به عمل آمد که صرفاً بررسی سنگ‌های سطحی، راه منطقی برای تشخیص سن دقیق زمین نیست.
بیشتر بخوانید:
نمای خیره‌کننده زمین در زمان راهپیمایی فضایی
گام آخر برای رسیدن به روش صحیح، در اواخر قرن نوزدهم با کشف رادیو اکتیو برداشته شد. دانشمندان کشف کردند عناصر مشخصی(به خصوص اورانیوم) با نرخ ثابتی فرو می‌پاشند. آنها می‌دانستند اگر برای مثال نیم کیلو اورانیوم را مورد ارزیابی قرار دهند می‌توانند محاسبه کنند چقدر سرب در درون این توده برطبق اصل واپاشی هسته‌ای شکل گرفته است. عناصر رادیواکتیو مانند اورانیوم در طی زمان مشخصی، به عناصر پایداری مانند سرب واپاشی می‌یابند. دانشمندان با اندازه‌گیری میزان سرب در یک نمونه اورانیوم، توانستند تعیین کنند قدمت اورانیوم چه قدر بوده است.
برای اینکه این مسئله روشن شود، اجازه دهید مثالی را مرور کنیم. تصور کنید یک اسکوپ بستی را درون ظرفی بریزید و بعد متوجه شوید که مثلاً یک ساعت طول می‌کشد تا آب شود. حالا بعدها وقتی یک اسکوپ بستنی در یک ظرف دیگر دیدید، می‌توانید اندازه گیری کنید که چه میزان بستنی تا حالا آب شده (مثلاً نصف) و از این طریق برآورد کنید که بستنی نیم ساعت پیش در ظرف قرار گرفته است.
تششع‌سنجی، پرده از راز سن زمین برمی‌دارد!
دانشمندان نیز از همین اصل برای تاریخ‌گذاری سنگ‌ها برطبق تششع‌سنجی استفاده کردند. آنها بدین شکل می‌توانند حداکثر سن سنگ‌ها را مشخص کنند و این فرض را بپذیرند که قاعدتاً سنگی که در زمین پیدا شده است ممکن نیست از خود زمین بزرگتر باشد.
بیشتر بخوانید:
قدیمی‌ترین سنگی که تا به امروز روی سطح زمین پیدا شده ۴.۵۴ میلیارد ساله است. دقت این مدل جلوتر با ترکیب فرضیه مزبور با چگونگی شکل‌گیری منظومه شمسی و مشخصه‌های شهابسنگ‌ها برای رسیدن به حد فوقانی سن سیاره زمین مورد تأیید قرار گرفت.
امروز دانشمندان تخمین می‌زنند که نخستین بار ماده در ۴ میلیارد و ۵۶۷ میلیون سال پیش در منظومه شمسی تشکیل شد و در ۴٫۵۴ میلیارد سال پیش با (یک درصد تلرانس) زمین و دیگر سیاره‌های منظومه شمسی از ابر خورشیدی ایجاد شدند. زمین پس از تشکیل در یک دوره ۱۰ الی ۲۰ میلیون ساله، یکپارچگی کنونی خود را به دست آورد.
انتهای پیام/۴۱۶۰
انتهای پیام/