از کجا بفهمیم زمین چند ساله است؟

شاید بهتر است با نگاه کردن به درون آن کار خود را آغاز کنیم. بکی فلاورز، زمین‌شناس دانشگاه کلرادو بولدر می‌گوید: «وقتی یک پژوهشگر زمین‌شناس هستید و به یک سنگ نگاه می‌کنید، آن دیگر فقط یک سنگ نیست، مثل این است که آن سنگ داستانی دارد که می‌توانید سعی کنید آن را رمزگشایی کنید.» هنگامی که مواد معدنی ماگما یا گدازه را تشکیل می‌دهند، در بیشتر موارد حاوی آثاری از مواد رادیواکتیو مانند اورانیوم هستند. با گذشت زمان، این عناصر رادیواکتیو تجزیه می‌شوند، به این معنی که تشعشع می‌کنند و در نهایت به عناصر جدید و پایدارتری تبدیل می‌شود که در داخل ماده معدنی به دام افتاده باقی‌ می‌ماند.
برای مثال اورانیوم ۲۳۸ که شکل رایج اورانیوم است را در نظر بگیرید. اتم‌های آن انرژی آزاد می‌کنند تا در نهایت به سرب تبدیل شوند. این فرآیند با سرعت ثابتی به نام نیمه عمر اتفاق می‌افتد که نشان‌دهنده مدت زمانی است که برای تجزیه نیمی از اتم‌ها لازم است. نیمه عمر اورانیوم ۲۳۸ بیش از چهار میلیارد سال است، یعنی بیش از چهار میلیارد سال طول می‌کشد تا نیمی از اورانیوم ۲۳۸ موجود در یک نمونه به سرب تبدیل شود. این باعث می‌شود این عنصر برای برآورد سن اشیای بسیار قدیمی کاملا کارآمد باشد.با دانستن این نیمه عمرها، می‌توانیم بر اساس نسبت عنصر رادیواکتیو «والد» و عنصر پایدار «دختری» - روشی که به آن عمرسنجی رادیومتری می‌گویند- محاسبه کنیم که سن یک سنگ چقدر است.
به گفته فلاورز سنگ معدنی زیرکُن(Zircon) معمولا برای عمرسنجی رادیومتری استفاده می‌شود، زیرا حاوی مقدار نسبتا زیادی اورانیوم است. سن‌یابی با سرب حاصل از تجزیه اورانیوم تنها یکی از انواع عمرسنجی رادیومتری است و از انواع دیگر عناصر رادیواکتیو مختلف هم برای این کار استفاده می‌شود. برای مثال، تاریخ‌گذاری رادیوکربن، از رایج‌ترین روش‌هاست که در آن از ایزوتوپ رادیواکتیو کربن استفاده می‌کنند که نیمه‌عمرش هزاران سال است و برای تعیین سن مواد آلی مفید است. با استفاده از این روش‌ها، زمین‌شناسان مواد معدنی روی زمین پیدا کرده‌اند که قدمت آنها به ۴.۴میلیارد سال قبل می‌رسد، به این معنی که این سیاره حداقل به این مدت عمر کرده است. اما وقتی دانشمندان می‌گویند زمین بیش از ۴.۵میلیارد سال سن دارد، این ۱۰۰میلیون سال اضافی از کجا آمده است؟ همانطور که گفته شد، زمین در طی میلیاردها سال تغییرات زیادی کرده است، به ویژه با فرآیندهایی مانند تکتونیک‌های صفحه‌ای که پوسته را جابه‌جا می‌کند، سطح جدید را از ماگما متولد می‌کند و سطوح قدیمی را به لایه‌های درونی باز می‌گرداند. در نتیجه، صخره‌هایی از همان آغاز تاریخ سیاره حضور داشته‌اند به سختی یافت می‌شوند. آنها مدت‌هاست که فرسایش یافته یا دوباره به مواد خام تبدیل شده‌اند.
اما دانشمندان می‌توانند از عمرسنجی رادیومتری برای تعیین سن سنگ‌های سایر بخش‌های منظومه شمسی نیز استفاده کنند. برخی از شهاب‌سنگ‌ها حاوی موادی هستند که بیش از ۴.۵۶میلیارد سال قدمت دارند و قدمت سنگ‌های ماه و مریخ نیز به حدود ۴.۵میلیارد سال پیش می‌رسد. این تاریخ‌ها بسیار نزدیک به زمانی است که دانشمندان فکر می‌کنند منظومه شمسی شروع به شکل‌گیری کرده و از ابر گاز و غبار اطراف خورشید تازه متولد شده است. و با دانستن تمام این سنین نسبی، می‌توانیم یک جدول زمانی از چگونگی شکل‌گیری زمین، ماه، مریخ و سایر سنگ‌های کوچک شناور در فضای مجاور تنظیم کنیم.

منبع: Live Science