П.5.1. Возраст Земли

По современным оценкам возраст планеты Земля насчитывает примерно 4,6-4,9·10⁹ лет. Эти оценки основываются главным образом на исследовании горных пород (геохронология) методами радиометрического датирования.

В разделе П.1.3 говорилось о том, что атомы некоторых элементов существуют в нескольких формах, называемых изотопами, причем некоторые изотопы радиоактивны. Скорость распада радиоактивных элементов постоянна. Она не зависит от температуры, гравитации, магнетизма и других сил. Скорость распада измеряется величиной, называемой "периодом полураспада".

В современных исследованиях используют три основных метода радиоактивного датирования, которые перечислены на рис. П.5.1. Методы 1 и 2 используются для определения возраста горных пород земной коры, тогда как третий-метод радиоуглеродного датирования - применяется при определении возраста ископаемых и имеет прямое отношение к вопросу об истории жизни на Земле.

Рис. П.5.1. Методы радиометрического датирования

Радиоуглеродное датирование

Обычным нерадиоактивным изотопом углерода является углерод ¹²С. Радиоактивный изотоп ¹⁴С встречается в незначительных количествах (<0,1%) в воздухе, на поверхности воды и в живых организмах. Этот изотоп непрерывно образуется в атмосфере при воздействии космических лучей на ядра азота и кислорода. Существуют веские данные, свидетельствующие о том, что скорость образования изотопа ¹⁴С оставалась постоянной в течение нескольких тысяч лет. Равновесие достигается благодаря тому, что образование ¹⁴С уравновешено его потерей при радиоактивном распаде. ¹⁴С широко встречается в виде ¹⁴СО₂, соотношение же ¹⁴С- и ¹²С-соединений теоретически остается постоянным. Организмы в течение всей жизни поглощают 14С, входящий в состав либо двуокиси углерода, либо в органические молекулы. После смерти организм более не получает углерод, а ¹⁴С продолжает распадаться со скоростью, равной его периоду полураспада. Подсчитав содержание ¹⁴С в мертвом организме и сравнив его с содержанием ¹⁴С в живом организме, можно оценить возраст мертвого организма. Например, если содержание ¹⁴С в ископаемой кости млекопитающего в четыре раза меньше, чем в такой же кости недавно убитого млекопитающего, а период полураспада ¹⁴C равен 5,6·10³ лет, то приблизительный возраст ископаемой кости теоретически будет равняться 11,2·10³ лет. Используя этот метод, можно относительно точно датировать органические остатки.

Метод радиометрического датирования не лишен большого числа источников ошибок, поэтому с его помощью можно лишь приблизительно оценить возраст образца. Несмотря на это, он играет огромную роль в расширении наших знаний о Земле.