Trái đất bao nhiêu tuổi? | Khoa học Phổ Thông

2
Trái đất bao nhiêu tuổi?  |  Khoa học Phổ Thông

Trái đất bao nhiêu tuổi? Nó có vẻ như là một câu hỏi đơn giản để trả lời. Ước tính sân bóng điển hình là hành tinh của chúng ta khoảng 4,5 tỷ năm tuổi. Nhưng các nhà khoa học hành tinh càng tìm hiểu kỹ càng, câu chuyện đó càng trở nên phức tạp hơn. Các sắc thái về cách hành tinh của chúng ta hình thành có thể thay đổi tuổi Trái đất nửa tỷ năm hoặc lâu hơn.

Giáo sư địa chất cho biết: “Một thời đại rất dễ nói, nhưng nó ngày càng trở nên phức tạp hơn khi bạn phóng to”. Thomas Lapen, chủ tịch khoa khoa học trái đất và khí quyển của Đại học Houston. Khi các nhà khoa học tìm cách xác định các phép đo chính xác hơn về tuổi của Trái đất, họ phải vật lộn với các chi tiết cụ thể về cách hành tinh của chúng ta hình thành.

Lapen giải thích: “Khi bạn được sinh ra, đó là khoảnh khắc của thời gian. Nhưng sự hình thành hành tinh là một quá trình mất hàng triệu năm. Để gán tuổi cho Trái đất, các nhà vật lý thiên văn, nhà khoa học hành tinh và nhà địa chất phải xác định điểm nào trong quá trình này có thể được coi là ngày sinh của Trái đất.

Trái đất “ra đời” khi nào?

Khoảng 4,6 tỷ năm trước, khí và bụi xoáy trên quỹ đạo quanh mặt trời mới hình thành. Trong hàng triệu năm đầu tiên của hệ mặt trời, các hạt đã va chạm và hợp nhất thành các tiểu hành tinh và mầm mống của các hành tinh. Những tảng đá không gian đó tiếp tục va vào nhau, một số ngày càng lớn hơn, hình thành hệ mặt trời như chúng ta thấy ngày nay.

Nhưng các hành tinh không chỉ đơn giản là những đống đá lớn. Khi chúng tích lũy vật chất, các thiên thể này cũng phân hóa thành các lớp lõi, lớp phủ và lớp vỏ (ít nhất là trong trường hợp Trái đất và các hành tinh đất đá khác). Sự bồi đắp và phân hóa cần có thời gian, có thể theo thứ tự hàng chục triệu của năm. Một số người có thể coi một thời điểm trong giai đoạn hình thành Trái đất đó là thời điểm hành tinh của chúng ta ra đời. Nhưng Lapen nói rằng anh ấy coi đó là sự thụ thai của Trái đất và sự ra đời diễn ra sau đó, khi một sự kiện thảm khốc cũng hình thành nên mặt trăng.

[Related: June 29 was Earth’s shortest day since the invention of atomic clocks]

Theo lý thuyết tác động khổng lồ được chấp nhận rộng rãi, trong thời kỳ hỗn loạn của những ngày đầu của hệ mặt trời, Trái đất nguyên sinh đã va chạm với một thiên thể nhỏ khác có kích thước bằng sao Hỏa. Khi cả hai va vào nhau, các mảnh vỡ kết lại thành mặt trăng trên quỹ đạo quanh Trái đất.

Tác động này cũng được cho là về cơ bản đã “thiết lập lại” các vật liệu tạo nên hành tinh, Lapen nói. Vào thời điểm đó, một đại dương magma dày có thể đã bao phủ Trái đất nguyên sinh. Sau vụ va chạm mạnh, vật chất của cả hai thiên thể trộn lẫn với nhau và kết lại thành hành tinh và hệ mặt trăng mà chúng ta biết ngày nay. Lapen giải thích bằng chứng cho sự “thiết lập lại” như vậy đến từ cả đá trên mặt đất và trên mặt trăng có chứa các dạng oxy giống hệt nhau.

Lapen nói: “Proto-Earth rất có thể đã bị phá hủy hoặc thay đổi thành phần. “Trong suy nghĩ của tôi, Trái đất không phải là Trái đất như chúng ta biết cho đến khi xảy ra sự kiện hình thành mặt trăng.”

Nếu sự kiện này đánh dấu sự ra đời của hành tinh chúng ta, thì Trái đất sẽ ở đâu đó trong khoảng từ 4,4 tỷ đến 4,52 tỷ năm tuổi. Nhưng việc xác định độ tuổi cụ thể hơn cho hành tinh của chúng ta đòi hỏi phải sàng lọc các bằng chứng cổ xưa.

Gán một số cho tuổi của hành tinh chúng ta

Giống như các thám tử đang tìm kiếm manh mối của một tội ác cũ, các nhà khoa học hành tinh phải xem xét bằng chứng còn sót lại cho đến ngày nay khi ghép nối lịch sử sơ khai của hành tinh chúng ta. Nhưng với tất cả những xáo trộn trong chương đó—đại dương magma cuộn trào và sự luân chuyển địa chất dữ dội—có thể khó tìm ra bằng chứng.

Lapen giải thích, một cách để hạn chế tuổi của Trái đất là tìm kiếm những tảng đá lâu đời nhất trên hành tinh, được hình thành ngay sau khi đại dương magma cứng lại thành một bề mặt rắn. Vào thời điểm đó, các nhà khoa học tìm đến các zircon được phát hiện ở Jack Hills ở Tây Úc – khoáng chất lâu đời nhất được biết đến.

Để xác định tuổi của các tinh thể này, một nhóm các nhà khoa học đã sử dụng một kỹ thuật gọi là xác định niên đại bằng phép đo phóng xạ, đo lượng uranium chứa trong chúng. Do nguyên tố phóng xạ này phân rã thành chì với tốc độ đã biết, nên các nhà khoa học có thể tính toán tuổi của khoáng chất dựa trên tỷ lệ uranium với chì trong mẫu. Phương pháp này cho thấy zircon xấp xỉ 4,4 tỷ năm tuổi.

Những tảng đá này gợi ý rằng hệ thống Trái đất-mặt trăng phải được hình thành vào một thời điểm nào đó trước 4,4 tỷ năm trước, bởi vì kỷ lục nhạc rock “sẽ bị xóa sạch bởi sự kiện hình thành mặt trăng,” Lapen nói. Vì vậy, hành tinh này không trẻ hơn 4,4 tỷ năm tuổi. Nhưng nó có thể già hơn bao nhiêu? Để trả lời điều đó, Lapen nói, các nhà khoa học chuyển sang nơi khác, bao gồm cả mặt trăng.

[Related: Here’s how life on Earth might have formed out of thin air and water]

Đá trên thân vệ tinh của Trái đất được bảo quản tốt hơn đá ở đây, bởi vì mặt trăng không trải qua các quá trình như kiến ​​tạo mảng sẽ làm tan chảy và cải tổ lại bề mặt của nó. Có hai nguồn chính cho những manh mối này: trong các thiên thạch mặt trăng rơi xuống Trái đất và trong các mẫu được thu thập trực tiếp từ mặt trăng trong chương trình Apollo của NASA.

Giống như Trái đất nguyên sinh, mặt trăng non cũng được bao phủ bởi một đại dương magma. Những tảng đá lâu đời nhất được lấy từ bề mặt mặt trăng có thể chỉ ra thời điểm hình thành lớp vỏ của mặt trăng. Các nhà khoa học đã tiến hành xác định niên đại bằng phép đo phóng xạ trên các mảnh zircon được thu thập trong sứ mệnh Apollo 14, điều chỉnh các tính toán về mức độ tiếp xúc với tia vũ trụ và xác định rằng lớp vỏ mặt trăng đã cứng lại. khoảng 4,51 tỷ năm trước.

Lapen nói rằng sẽ có một khoảng thời gian giữa vụ va chạm và các vật thể kết hợp lại, làm mát và phân hóa, vì vậy niên đại này cũng có khoảng thời gian không chắc chắn, khoảng 50 triệu năm.

Anh ấy nói: “Việc xác định niên đại chính xác của sự kiện là rất khó khăn. Lapen ước tính hệ thống Trái đất-mặt trăng có khả năng hình thành từ 4,51 tỷ đến 4,52 tỷ năm trước, nhưng một số nhà khoa học cho biết các tính toán có thể sai tới 50 triệu năm.

Một cách khác để hạn chế cửa sổ thời gian đó là xem xét các loại đá tồn tại khi Trái đất nguyên sinh đang hình thành. Khi các hành tinh đông đặc lại từ các mảnh vụn xung quanh mặt trời non trẻ, không phải tất cả vật chất đều kết lại thành các thế giới và mặt trăng của chúng mà chúng ta thấy ngày nay. Một số vẫn được bảo tồn trong các tiểu hành tinh hoặc sao chổi.

Đôi khi những viên nang thời gian của hệ mặt trời đến với chúng ta dưới dạng thiên thạch rơi xuống bề mặt hành tinh của chúng ta. Lapen cho biết, tảng đá không gian lâu đời nhất được biết đến như vậy là thiên thạch Erg Chech 002. Nó được cho là một mảnh vỡ của lớp vỏ đá lửa của một tiền hành tinh nguyên thủy từ hệ mặt trời sơ khai. Do đó, việc xác định niên đại của thiên thạch Erg Chech 002 cung cấp một bức ảnh chụp nhanh về thời điểm khi Trái đất sơ khai có khả năng ở giai đoạn tương tự trong quá trình hình thành của nó.

“Nếu ‘sự ra đời của Trái đất’ được định nghĩa là thời điểm hình thành của hạt nhân hoặc hành tinh nguyên sinh đầu tiên của Trái đất mà cuối cùng đã phát triển thông qua quá trình bồi tụ để hình thành Trái đất ngày nay,” Lapen nói, “thì có lẽ điều đó đã xảy ra cách đây rất lâu. tuổi của [Erg Chech 002].” Các nhà khoa học đã tính toán khối lớp vỏ lửa kết tinh này khoảng 4,565 tỷ năm trước.

Tuổi Thổ có khắc tinh được không?

Trên thang thời gian của con người, sự không chắc chắn trong 50 triệu năm xung quanh thời điểm hệ thống Trái đất-mặt trăng hình thành nghe có vẻ rộng lớn và không chính xác. Nhưng trên thang thời gian của hành tinh, đặc biệt là hàng tỷ năm trước, “đó là một ước tính tốt,” Lapen nói.

“Chúng ta càng nhìn về phía sau, đôi khi mọi thứ càng kém chính xác hơn do có những lỗ hổng trong hồ sơ. Đó là một khoảng thời gian tương đối ngắn, nơi có rất nhiều thứ đã xảy ra—có tác động, mọi thứ phải kết hợp lại, nguội đi và phân hóa thành các khối đá vững chắc có lõi, lớp phủ và lớp vỏ,” ông nói.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa xong. Lapen nói luôn có cơ hội để có được các phép đo chính xác và chính xác hơn về tuổi của Trái đất, đặc biệt là khi các nhà nghiên cứu thu được các mẫu bổ sung từ mặt trăng, thiên thạch và tiểu hành tinh.

Chẳng hạn, những tảng đá được thu được từ sứ mệnh Chang’e 5 của Trung Quốc lên mặt trăng vẫn đang được nghiên cứu. Chương trình Artemis của NASA cũng có kế hoạch thu thập đá mặt trăng. Và nhóm giám tuyển của NASA cũng đang cung cấp thêm nhiều tài liệu để nghiên cứu từ chương trình Apollo, chương trình mang đến cho các nhà nghiên cứu cơ hội nghiên cứu đá mặt trăng cũ bằng công nghệ mới, Lapen cho biết thêm.

Ông nói, nếu những nỗ lực mới này tiết lộ các mẫu mặt trăng từ các phần của bề mặt mặt trăng kết tinh sớm hơn so với nghiên cứu trước đây, điều đó có thể hạn chế hơn nữa các ước tính về thời gian Trái đất và mặt trăng ra đời.

bài viết tương tự

Leave a Reply