عمر کره زمین چقدر است و دانشمندان چگونه آن را محاسبه کردهاند؟
پژوهشگران برآورد میکنند که عمر کره زمین حدود ۴.۵۴ میلیارد سال است؛ عددی که با استفاده از تحلیلهای ایزوتوپی و مدلسازیهای کیهانی بهدست آمده و نشان میدهد سیاره زمین در فرآیندی طولانی، پرخشونت و تدریجی از گرد و غبار و گازهای منظومه شمسی اولیه شکل گرفته است.
در طول تاریخ زمین، پنج رویداد انقراض گسترده رخ داده است. از جمله رویداد پایان پرمین (End-Permian) که حدود ۲۵۲ میلیون سال پیش اتفاق افتاد و به «انقراض بزرگ» (Great Dying) معروف است. این رویداد منجر به نابودی ۹۶ درصد از گونههای دریایی و ۷۰ درصد از گونههای خشکی شد و علت آن فورانهای آتشفشانی عظیم در منطقه سیبری بود که تغییرات گسترده اقلیمی را به همراه داشت. با وجود چنین حوادثی، زمین همواره توانسته است پس از دورههای نابودی، دوباره احیا شود.
فرآیند شکلگیری زمین؛ از تودهای از غبار تا سیارهای پایدار
به گفته جان ا. تاردونو (John A. Tarduno)، استاد علوم زمین و محیط زیست دانشگاه آمریکایی روچستر (University of Rochester)، زمین ناگهان از هیچ بهوجود نیامده، بلکه از بههمپیوستن ذرات غبار و گاز در منظومه شمسی اولیه شکل گرفته است. او توضیح میدهد: «زمین در آغاز بهصورت یک جنین سیارهای بزرگ شکل میگیرد و سپس با برخوردهای متعدد، رشد میکند.»
در واقع، درک عمر زمین نیازمند بررسی تاریخ رشد تدریجی و خشونتبار آن است؛ فرآیندی که در نهایت منجر به تشکیل سیارهای شد که امروز میشناسیم.
مبدا محاسبه عمر زمین: برخورد «تیا» و تشکیل ماه
بسیاری از دانشمندان نقطهی آغاز محاسبه عمر زمین را برخورد سیارهای به اندازه مریخ به نام «تیا» (Theia) میدانند که به تشکیل ماه انجامید. مدلسازیهای کیهانی نشان میدهند که این برخورد پیش از ۴.۳۵ میلیارد سال پیش رخ داده است.
در پی این برخورد، زمین به تودهای ماگمایی تبدیل شد که بهتدریج سرد شد و پوستهای پایدار یافت. برای تاریخگذاری این مرحله، پژوهشگران سنگهای حاصل از اقیانوس ماگمایی قمری را بررسی کردند که پس از شکلگیری ماه متبلور شدهاند. این رویداد، یکی از معیارهای اصلی در برآورد سن زمین محسوب میشود.
چگونه دانشمندان عمر زمین را تعیین میکنند؟
تعیین مستقیم سن سنگهای زمین دشوار است، زیرا فرآیندهای زمینشناختی مانند حرکت صفحههای تکتونیکی و ذوب مجدد مواد باعث نابودی یا تغییر سنگهای اولیه شدهاند. از این رو، دانشمندان از روشهای ایزوتوپی رادیواکتیو برای تخمین سن مواد سازنده زمین استفاده میکنند.
در این روش، نسبت ایزوتوپهای پایدار و ناپایدار در نمونهها اندازهگیری میشود. این دادهها نه تنها سن تقریبی مواد اولیه زمین را نشان میدهند، بلکه در کنار مدلسازیهای دینامیکی، تخمین فعلی ۴.۵۴ میلیارد سال را تایید میکنند.
تاردونو توضیح میدهد: «این یک سنسنجی غیرمستقیم است، زیرا ما سن زمین را از طریق مواد سازندهاش تخمین میزنیم، نه از طریق سنگهای خود آن. به همین دلیل، همیشه مقداری عدم قطعیت وجود دارد.»
زمین دیرتر از مریخ شکل گرفته است
شواهد ایزوتوپی نشان میدهند که زمین اولیه یا «پروتوزمین» (Proto-Earth) نسبت به سیاراتی مانند مریخ دیرتر شکل گرفته است. در این مرحله، زمین کاملاً مذاب بود، با سرعت بیشتری میچرخید و جوی متفاوت از امروز داشت. این ویژگیها باعث میشوند تعیین دقیق سن زمین چالشبرانگیزتر شود.
چرا شهابسنگها معیار قطعی نیستند؟
در گذشته، پژوهشگران تصور میکردند با تعیین سن شهابسنگها — که از همان مواد سازنده سیارات تشکیل شدهاند — میتوان سن زمین را نیز محاسبه کرد. اما بعدها مشخص شد که منظومه شمسی اولیه بسیار پویاتر و پر برخوردتر از آن بود که بتوان چنین برآورد مستقیمی انجام داد.
تاردونو میگوید: «ما باید درک کنیم که این مصالح ساختمانی چگونه تکامل یافتهاند و در چه مرحلهای به زمینی که امروز میشناسیم تبدیل شدهاند. این فرآیند بسیار پیچیدهتر از تاریخگذاری چند سنگ است.»
برخوردهای پیاپی، ذوب مواد و بازیافت پوسته سیارهها، باعث میشوند که تاریخگذاری مستقیم با استفاده از شهابسنگها دقت کافی نداشته باشد.
نتیجهگیری
با وجود این چالشها، جامعه علمی عدد ۴.۵۴ میلیارد سال را به عنوان سن پذیرفتهشده زمین در نظر میگیرد. این عدد حاصل ترکیب دادههای ایزوتوپی، مدلسازیهای برخوردهای سیارهای — از جمله برخورد «تیا» — و تحلیل سنگهای ماه و شهابسنگها است.
این تاریخگذاری نشاندهندهی دورهای طولانی از رشد، ذوب و دگرگونی است که سیاره ما را از گرد و غبار کیهانی به خانهای برای حیات تبدیل کرده است.