عمر کره زمین موضوعی است که محققان سال‌ها در پی آن بوده‌اند. سیاره ما در طول تاریخ خود حوادث فاجعه‌بار متعددی را از سر گذرانده است. به عنوان مثال، 66 میلیون سال پیش، یک سیارک بزرگ با عرض شش مایل (کمی کمتر از 10 کیلومتر) به زمین برخورد کرد که منجر به انقراض سه چهارم کل گونه‌های حیات شد.
چهار رویداد انقراض دسته‌جمعی دیگر نیز در عمر کره زمین رخ داده‌اند، از جمله رویداد پایان پرمین (End-Permian) که به “انقراض بزرگ” معروف است و 252 میلیون سال پیش اتفاق افتاد. این بزرگترین رویداد انقراض دسته‌جمعی تاریخ بود که باعث انقراض 96 درصد از تمام گونه‌های دریایی و 70 درصد از تمام گونه‌های خشکی شد. این فاجعه ناشی از فوران‌های آتشفشانی در سیبری بود که به تغییرات عظیم آب و هوایی منجر شد. اما در تمام این مصائب، زمین هرگز به طور کامل نابود نشده، بلکه ضربه‌ای را تحمل کرده و دوباره به حیات بازگشته است.
اما وقتی سؤال می‌کنیم که عمر کره زمین دقیقاً چقدر است، باید کمی جزئی‌تر و با دقت بیشتری صحبت کنیم. جان ا. تاردونو، استاد علوم زمین و محیط زیست در دانشگاه روچستر نیویورک، می‌گوید که این تصور که زمین ناگهان از هیچ متولد شده است، اساساً اشتباه است. او معتقد است:
زمین احتمالاً به صورت یک جنین سیاره‌ای بزرگ شکل گرفته و سپس از طریق برخوردها به رشد خود ادامه داده است.
این بدان معناست که ذرات گرد و غبار و گاز حاصل از برخوردها در منظومه شمسی اولیه به هم چسبیده و اجرام بزرگ‌تری را تشکیل داده‌اند. در واقع، درک عمر کره زمین نیازمند درک یک فرآیند رشد تدریجی و پرخشونت است.
مبدأ عملی برای محاسبه عمر کره زمین: برخورد تیا و تشکیل ماه
برای دانشمندانی مانند تاردونو، یک نقطه شروع عملی برای تاریخ‌گذاری عمر کره زمین، زمانی است که سیاره ما با جرمی به اندازه مریخ به نام تیا (Theia) برخورد کرد و در پی آن، ماه شکل گرفت. از این نقطه به بعد می‌توانیم تخمین بزنیم که زمین مراحل آغازین خود را پشت سر گذاشته و به یک سیاره امروزی‌تر تبدیل شده است.
بیشتر بخوانید:
مدل‌سازی تشکیل ماه
مدل‌سازی‌های اخیر نشان می‌دهند که تشکیل ماه باید قبل از 4.35 میلیارد سال پیش رخ داده باشد. کارشناسان برای تاریخ‌گذاری این مدل‌سازی، سنگ‌هایی را تاریخ‌گذاری کردند که فرض می‌شود پس از برخورد تیا، از یک اقیانوس ماگمایی قمری متبلور شده‌اند. پس از شکل‌گیری ماه، زمین به صورت یک توده ماگمایی داغ بوده که به تدریج شروع به سرد شدن کرده و به سیاره‌ای تبدیل شده که امروز می‌شناسیم. بنابراین، این نقطه عطف، یک معیار مهم در محاسبات عمر کره زمین است.
چگونه دانشمندان عمر کره زمین را تعیین می‌کنند؟
محققان تقریباً با اطمینان می‌گویند که عمر کره زمین حدود ۴.۵۴ میلیارد سال است. با این حال، تأیید این عدد کار آسانی نیست. دلیلش این است که این سن، تنها بر اساس سن سنگ‌هایی که می‌بینیم نیست؛ بلکه بر اساس تخمین‌هایی است که از ایزوتوپ‌های مواد اولیه سازنده آن سنگ‌ها به دست می‌آید.
تخمین‌های ایزوتوپی: شواهد غیرمستقیم
جان تاردونو توضیح می‌دهد که این روش نوعی سن‌سنجی غیرمستقیم است. به همین دلیل، همیشه عدم قطعیت‌هایی وجود دارد که جای بحث و بررسی را باز می‌گذارد.
تاریخ‌گذاری مستقیم سنگ‌های زمین بسیار دشوار است. چرا؟ چون فرآیندهای زمین‌شناختی مثل حرکت صفحه‌های تکتونیکی و ذوب شدن مواد، سنگ‌های قدیمی را دائماً بازیافت و تغییر می‌دهند. این فرآیند باعث می‌شود که قدیمی‌ترین شواهد سنگی از بین بروند. به همین خاطر، دانشمندان مجبورند به تحلیل ایزوتوپ‌های رادیواکتیو در مواد بسیار کمیاب تکیه کنند تا سن منبع اصلی تشکیل دهنده زمین را تخمین بزنند. با اینکه این روش‌های غیرمستقیم دقیق هستند، اما همچنان تفسیرهای متفاوتی را ممکن می‌سازند.
شکل‌گیری دیرتر از مریخ
تاردونو اضافه می‌کند که شواهد مهمی نشان می‌دهند که زمین اولیه، که گاهی “پروتو-زمین” (Proto-Earth) نامیده می‌شود، دیرتر از سایر سیارات مانند مریخ شکل گرفته است. منظور از پروتو-زمین، همان مرحله ابتدایی است که قبل از برخورد عظیم با سیاره “تیا” و تشکیل ماه وجود داشت. در آن زمان، زمین کاملاً مذاب بود، با سرعت خیلی بیشتری می‌چرخید و جوی داشت که امروزه وجود ندارد. این شرایط پیچیده، محاسبه دقیق عمر کره زمین را دشوارتر می‌کند.
چرا شهاب‌سنگ‌ها معیار قطعی نیستند؟
در گذشته فکر می‌کردیم که با تعیین سن یک شهاب‌سنگ، می‌توانیم به سن زمین برسیم. زیرا شهاب‌سنگ‌ها همان مواد اولیه و مصالح ساختمانی سیاره ما بودند. اگرچه این روش ما را به زمان تشکیل منظومه شمسی نزدیک می‌کند، اما محققان فهمیده‌اند که منظومه شمسی اولیه آنقدرها هم ساده و قابل پیش‌بینی نبوده است.
منظومه شمسی پرخشونت
تاردونو می‌گوید:
ما باید تکامل این مصالح ساختمانی و اینکه در چه مرحله‌ای به زمینی که امروز می‌شناسیم تبدیل شدند را به خوبی درک کنیم. این کار خیلی سخت‌تر از این است که فقط سن چند سنگ را اندازه بگیریم.
او تأکید می‌کند که منظومه شمسی اولیه بسیار پرخشونت‌تر از تصورات قبلی ما بوده است. برخوردها خیلی رایج بودند و این برخوردها بخشی طبیعی از فرآیند ساخت و رشد سیارات به شمار می‌آمدند. این درگیری‌ها، ذوب شدن و بازیافت مواد، باعث می‌شود که تاریخ‌گذاری مستقیم با شهاب‌سنگ‌ها دیگر دقیق نباشد.
در نهایت، با وجود این پیچیدگی‌ها، عدد 4.54 میلیارد سال به طور گسترده به عنوان عمر کره زمین پذیرفته شده است. این سن نتیجه کنار هم قرار دادن شواهد شهاب‌سنگ‌ها، تخمین‌های دقیق ایزوتوپی، و مدل‌سازی فرآیندهای مهمی مثل برخورد تیا و تشکیل ماه است. این تاریخ‌گذاری، نشان دهنده یک دوره رشد طولانی و پرخشونت است که سیاره ما را از گرد و غبار کیهانی به محلی برای زندگی و حیات تبدیل کرده است.
