Глава чотирнадцята. Вік Землі в гірських порід

Перші спроби знайти годинник для відліку мільйонів і мільярдів років

Коли на Землі виникло життя і який вік основних її форм? Коли утворилися моря і гори і сформувався образ Землі? Коли утворилася планета Земля?

Відповісти на ці питання було дуже заманливо і дуже важко. Провідні вчені взялися за вирішення цього завдання.

Перші спроби визначення віку Землі були зроблені більше двохсот років тому. У 1715 р Галлей визначив вік Землі за допомогою методу, який можна було б назвати "сольовими" годинами. Цей метод заснований на тому, що моря і океани в період їх утворення були прісними, а нині стали солоними тому, що річки на своєму шляху до них вимивали з гірських порід різні солі. При кругообігу води, при її випаровуванні з океанів і морів, сіль залишалася в них і рік за роком, тисячоліття за тисячоліттям накопичувалася. Таким чином, якщо знати, скільки солі щорічно все річки приносять в океани, і виміряти, скільки солі в них вже накопичилося, то можна визначити вік океанів. Проробивши відповідні розрахунки і врахувавши, що Земля старше океанів, що утворилися лише на певному етапі її розвитку, Галлей, знайшов, що вік Землі дорівнює 90-350 мільйонам років.

Втім, ці цифри досить сумнівні як внаслідок труднощі визначення кількості солі, принесеної ріками, так і через відсутність впевненості в тому, що і у віддалені епохи історії Землі швидкість виносу oсолей була такою ж, як і зараз. Більш того, через захоплення солей осадовими породами і надходження їх від вулканічних джерел можна свідомо сказати, що швидкість виносу солей була нерівномірною. Отже, результати, які дає цей метод, неточні і неоднозначні.

Другий метод Галлея, призначений для визначення віку Землі, в деякій мірі аналогічний пісочним годинником. Цей метод заснований на визначенні товщини опадів, намивають річками. Кількість дрібного осаду, який деякі річки виносять в море, становить величезну величину, що обчислюється мільйонами і сотнями мільйонів кубічних метрів на рік. Так, наприклад, Хуанхе (Жовта річка, Китай) виносить в океан стільки дрібних частинок піску і гумусу, що вода на значній площі біля її гирла стає каламутною; ця частина Тихого океану і називається Жовтим морем.

У спокійній воді морів і озер муть річкової води осідає, і на їхньому дні, шар за шаром, поступово наростає осад. Під тиском верхніх шарів цей осад все більш ущільнюється, утворюючи з часом тверді породи: вапняки, пісковики, сланцеватие глини і т. Д. За даними сейсмології товщина земної кори становить близько 100 км. Якщо вважати, що для намивання шару завтовшки в 1 м потрібно від 3 до 10 тисяч років, то вік земної кори виявляється рівним 300-1000 мільйонам років. Тривалість існування Землі, зрозуміло, більше цього віку.

Цей метод більш надійний, ніж попередній, однак і тут зовсім немає впевненості в тому, що в давні часи швидкість осадження порід була такою ж, як і зараз. Таким чином, ні перший, ні другий методи Галлея не дають достатньо достовірного рішення задачі про вимірювання дуже великих проміжків часу.

Значно більш надійною основою для побудови шкали геологічного часу є еволюція фауни і флори. Протягом тисячоліть, мільйонів і сотень мільйонів років одні види рослин і тварин змінювали інші, а їх залишки відкладалися в землі. Нині за цими залишками геологи визначають вік різних порід. Цей метод побудови шкали часу є відносним. Послідовність геологічних подій він виявляє досить добре. Однак так як в минулому відбувалися різні місцеві зміни середовища проживання рослин і тварин, то шкала часу, заснована на їх еволюції, все ж є не дуже точною.

Тим часом самі ранні форми життя з'явилися на Землі лише на певному етапі її розвитку, близько мільярда років тому. Датування геологічних подій, що відбувалися на Землі до появи на ній життя, доводиться робити вже іншими методами. У цій галузі історії Землі, що охоплює кілька мільярдів років, геологи відраховують час за певними великим геологічним процесам, наприклад, за освітою деяких типів гірських порід, складчастих структур і т. Д. Такий метод теж є відносним, він дає хорошу орієнтацію в послідовності геологічних подій , проте ще не дає можливості досить точно визначити, скільки мільйонів або мільярдів років назад ці події відбулися.

Які ж години можуть служити для надійного відліку мільйонів і мільярдів років?

Урангеліевие і урансвінцовие годинник

На початку XX століття, в зв'язку з інтенсивним вивченням радіоактивності, виникли ідеї про використання радіоактивного розпаду для вимірювання великих проміжків часу. Зрозуміло, для цієї мети належало вибрати досить довгоживучі радіоактивні ізотопи. Це 1.Не без зайвих турбот, так як вже були відомі: уран-238 з періодом напіврозпаду 4,51 мільярда років, актіноурана-235 (0,71 мільярда років), калій-40 (1,3 мільярда років) і ряд інших.

Уран є розсіяним елементом, але аж ніяк не рідкісним і в невеликих кількостях виявляється в багатьох гірських породах. Крім того, у нього є довгоживучі ізотопи. Таким чином, за цими двома показниками він є цілком зручним для датування гірських порід. Утруднення полягає в тому, що невідомо початковий зміст урану в зразках. Тому, виявивши уран в пробі і вимірявши його кількість або активність, ще не можна визначити вік зразка.

Відомо, що на Землі уран не утворюється в даний час і не утворювався в минулому. Для цього на ній немає і не було відповідних умов. Таким чином, той уран, який на ній є, є первозданним, т. Е. Отриманим нею разом з тим речовиною, з якого вона сформувалася. В період утворення на Землі мінералів цей уран в тому чи іншому вигляді увійшов до складу деяких з них. При радіоактивному розпаді урану, що входить до складу того чи іншого мінералу, продукти розпаду урану зазвичай залишаються всередині мінералу. Саме ця обставина і було використано вченими для відліку часу.

Справді, якщо ми не знаємо початкового вмісту урану в зразку, але виміряли, скільки в ньому його зараз, знаємо швидкість його розпаду і визначили, скільки його встигло розпастися з моменту утворення мінералу, то цього досить для визначення віку даного зразка.

Для того-щоб визначити ту кількість урану, яке розпалося з моменту утворення мінералу, треба було вивчити весь ланцюг послідовних розпадів дочірніх продуктів урану. Уран-238 (U92238) є родоначальником одного з радіоактивних сімейств. Розпадаючись, він випускає α-частинку і з періодом напіврозпаду 4,51 мільярда років перетворюється в торій-234. Торій-234 в свою чергу розпадається і з періодом напіврозпаду 24,1 дня, випускаючи β-частинку, перетворюється в протактиний-234. Далі слід ряд розпадів і перетворень, що супроводжуються випусканням α- і β-частинок, і, нарешті, виходить стабільний ізотоп: свинець-206 (рис. 53). На рис. 53 ланцюг розпадів представлена ​​у вигляді ламаної лінії, причому кожен зрушення вліво позначає α-розпад, а зрушення вправо - β-розпад. Всього під час цих розпадів, поки уран-238 перетворюється в свинець-206, випускається вісім α-частинок і шість β-частинок.

В деякій мірі аналогічно протікає розпад і в двох інших радіоактивних родинах. Торій-232 (Th23290) після шести α- і чотирьох β-розпадів перетворюється в стабільний свинець-208. Актіноурана-235 (AcU23592) після семи α- і чотирьох β-розпадів перетворюється в стабільний свинець-207.

Звичайний або природний свинець представляє собою суміш декількох ізотопів свинцю: Pb206, Pb207, Pb208, які є дочірніми продуктами відповідних радіоактивних сімейств. Такі ізотопи називають радіогенний. Крім того, в природному свинці міститься і нерадіогенний його ізотоп Pb204, Нагадаємо, що α-частинка являє собою ядро ​​атома гелію (Не42). Після Iвилета з ядра вона досить швидко сповільнюється, захоплює два електрони і таким чином перетворюється в звичайний нейтральний атом гелію.

У 1905 р Ернест Резерфорд запропонував для визначення абсолютного віку гірських порід використовувати радіоактивний розпад урану і освіту гелію. Відповідні обчислення показали, що з 1 кг урану через 100 мільйонів років виходить 13 г свинцю і 2 г гелію. Через 2 мільярди років в породі, спочатку містила 1 кг урану, накопичується 225 г свинцю і 35 г гелію. Через 4 мільярди років внаслідок розпаду материнського продукту у породі, спочатку містила 1 кг Лорана, накопичується 400 г свинцю і 60 г гелію, а урану залишається тільки 0,5 кг. Таким чином, визначивши вміст у зразку залишкового урану і накопичився гелію, можна обчислити абсолютний вік зразка. При цьому вже не потрібно знати початковий зміст урану. Метод придатний для визначення віку гірських порід порядку мільйонів і мільярдів років.

Вміст урану в пробі можна визначити без великих труднощів і з достатньою точністю. Для визначення вмісту гелію шматок гірської породи дроблять в порошок, розчиняють в кислоті і потім тривалий час кип'ятять. Це дозволяє отримати гелій з зразка. Вимірювання проводяться об'ємним аналізом або методом ізотопного розбавлення.

Наскільки уран-гелієвий метод точний і достовірний? Вміст урану в зразку визначається з прийнятною точністю. Кількісне визначення гелію виявляється дещо складним, однак теж проводиться з достатньою точністю. Основним джерелом похибки цього методу виявляється витік гелію протягом тих сотень мільйонів і мільярдів років, коли ще лежить в землі той шматок гірської породи, який в подальшому буде відібраний вченим і названий зразком. Справа навіть не в тому, що іноді цей витік виявляється значною, а в тому, що її величина не відома і не піддається контролю і обліку. Саме тому цей метод в ряді випадків давав абсолютно химерні результати і в кінці кінців був залишений.

Перш ніж обговорювати інші типи радіоактивних годин, сформулюємо основні вимоги, яким вони повинні задовольняти для того, щоб їх показання мали достатні точність і достовірність. Таких основних вимог два: 1) досліджувана система повинна бути закритою, 2) до початку процесу в системі повинні бути відсутніми продукти розпаду.

Перша вимога зводиться до того, щоб в шматку гірської породи, вік якої визначається, наприклад, уран-гелієвим методом, за весь час її зберігання в природних умовах не було ні витоку, ні припливу як материнського, так і дочірнього речовини. Тільки суворе виконання цієї умови дозволяє цілком однозначно визначити вік породи від періоду її кристалізації до моменту вимірювання.

Необхідність виконання другої умови також очевидна. Справді, якщо в шматку породи крім того гелію, який утворився в ньому самому, є ще і гелій, який потрапив в нього ззовні, то урангеліевий метод дасть фіктивно древненний вік. Якщо ж хоча б частину накопичився в зразку радіогенного гелію була згублена, то уран-гелієві годинник покаже вік менше істинного.

На жаль, суворе виконання цих вимог практично просто нереально. Жодна гірська порода не ізольована повністю від навколишнього середовища і, отже, не є цілком закритою системою. Крім того, у багатьох мінералах поряд з дочірніми ізотопами, т, е. Продуктами радіоактивного розпаду, містяться такі ж первозданні речовини.

Чи означає це, що радіоактивний годинник взагалі не придатні? Ні, це означає лише те, що для отримання правильного відліку необхідний облік деяких додаткових факторів і введення відповідних поправок. При цьому основні умови роботи радіоактивних годин формулюються так: яка вивчалася система повинна бути, майже закритою, а приплив і відплив досліджуваних ізотопів повинні враховуватися. Вміст у ній точно таких же первозданних речовин, як і досліджувані дочірні ізотопи, має бути відомим або принаймні дуже малим. Показання уран-гелієвих годин виявилися недостатньо точними і достовірними саме тому, що вони не задовольняють і цим більш м'яким требова-I данням. Тому їх і перестали застосовувати.

У 1907 р Б. Болтзуд вказав на те, що для визначення віку мінералів можна скористатися накопиченням в них радіогенного свинцю. Такую- можливість представляє, наприклад, пара U238-РЬ206. При цьому початковий зміст урану в зразку не відомо, однак знання його сучасного змісту, швидкості розпаду і кількості накопичився стабільного свинцю-206 виявляється досить для визначення проміжку? часу, що протік від періоду кристалізації мінералу до моменту вимірювання. Цей варіант уран-свинцевого методу дуже схожий на викладений раніше уран-гелієвий метод і значною мірою наділений тими ж недоліками і тому має малу точність і достовірність. Широкого застосування цей метод не отримав.

Калій-аргонові годинник

Калій досить широко поширений в природі і входить до складу багатьох мінералів. Природна суміш ізотопів калію складається з двох стабільних його ізотопів: К39 (93,08%) і К41 (6,91%), а також радіоактивного ізотопу К40 (0,0119%). Період напіврозпаду К40 дорівнює 1,31 * 109 років. Тому його зручно використовувати для вимірювання великих проміжків часу.

Радіоактивний розпад К40 відбувається по розгалуженої схемою і призводить до утворення двох різних стабільних ізотопів. В результаті β-розпаду утворюється кальцій-40, а в результаті К-захоплення - аргон-40 (рис. 54). Для того щоб цей процес використовувати в якості радіоактивних годин, потрібно виміряти вміст в зразку К40 і хоча б одного з його дочірніх продуктів. Якого ж саме?

У багатьох мінералах міститься кальцій. У природному суміші ізотопів кальцію відносний вміст Са40 становить 99,60%. Таким чином, якщо в мінералі поряд з калієм міститься первозданний кальцій, то добавка радіогенного Са40 за рахунок радіоактивного розпаду К40 виявляється відносно невеликий. Тому кількісне визначення (радіогенного Са40 виходить дуже неточним.

При розпаді К40 аргону утворюється приблизно в 10 разів менше, ніж кальцію, однак зазвичай він не входить до складу мінералів. Тому кількісне визначення радіогенного Аr40 виявляється більш точним, ніж Са40. Втім, можливо проникнення в той чи інший мінерал невеликої кількості повітряного аргону. Адже в Повітрі аргону досить багато: близько 1%. На щастя, є спосіб визначення змісту в зразку цього стороннього аргону. Цей спосіб вимагає дуже тонких вимірів, але зате дає досить точні і надійні результати. Він заснований на тому, що атмосферне аргон складається з цілком певною суміші ізотопів: Аr36 (0,337%), Аr38 (0,06.3%) і Аr40 (99,60%). Зрозуміло, коли в пробу проникає повітряний аргон, то в ній виявляються всі три ці ізотопу.

Отже, визначивши вміст у пробі Аr36, можна сказати, скільки в неї проникло повітряного аргону, в тому числі Аr40. Визначивши в подальшому утримання в зразку К40 і Аr40, з знайденого кількості аргону-40 виключають атмосферне аргон-40, а абсолютний вік визначають з відношення кількості радіогенного Аr40 до кількості К40.

Таким чином, повторюється схема попереднього типу радіоактивних годин, коли відомо сучасне содержяніе материнського продукту, швидкість його розпаду і вимірюється кількість накопиченого дочірнього речовини. Раніше ми вже бачили, що цього достатньо для визначення абсолютного віку, який в даному випадку відраховується від епохи кристалізації мінералу до моменту вимірювання.

У Сейчас годину розроблення ряд методів кількісного визначення ціх ізотопів. Похібка відповідніх вимірювань ставити Частки відсотка. Ця дає можливість визначати абсолютний вік найдавніших гірських порід, що дорівнює сотням мільйонів і мільярдів років, з точністю до десятків і навіть одиниць мільйонів років.

Дуже важливим і в той же час дуже важким є відлік за допомогою калій-аргонових годин віку молодих гірських порід. Дуже важливим тому, що від цього залежить рішення цілого ряду суттєвих питань історії Землі, наприклад, пов'язаних з молодим вулканізмом, з першими етапами розвитку життя і т. Д. Дуже важким тому, що для цього потрібно змінювати дуже мала кількість аргону-40 з надзвичайна високою точністю.

Нижня вікова межа калій-аргонових годин ще недавно дорівнювала кільком мільйонам років. Тим часом технічна верхня вікова межа радіовуглецевих годин-дотягнутися лише до 60-70 тисяч років, а принципова лежить близько 100 000 років. Таким чином, між верхньою вікової кордоном радіовуглецевих годин і нижньої калій-аргонових годин була досить велика область, куди тягнулися і не дотягувалися руки вчених.

У недавні часи проникнути в цю область все ж вдарити. У 1957 р Евернденом, Куртісом і Кистлер був допредела абсолютний вік деяких вулканітів в інтервалі 1000 000-100000 років. У 1961 р інша група вчених використовувала калій-аргонові годинник для визначення абсолютного віку знайдених залишків сінантропа- ніжнеплейстоценового людиноподібної істоти. У 1965 р Е. І. Гамільтон писав: "При подальшому поліпшенні апаратури стане можливим пряме порівняння між радіовуглецевим і калій-аргоновим методами". Нині це вже вдалося зробити.

Точність і достовірність показань калій-аргонових годин в значній мірі залежить від того, наскільки правильно і повно враховані втрати радіогенного аргону в процесі зберігання зразка в природних умовах і при обробці проби, а також добавка Аr40 за рахунок проникнення в зразок повітряного аргону. Ці питання в даний час досить повно вивчені і розроблені способи обліку і виключення різних спотворень.

У Радянському Союзі калій-аргоновий метод визначення абсолютного віку був розвинений Е. К. Герлинген і ін. В останні роки їм і його співробітниками отримані цікаві результати, пов'язані з визначенням віку найдавніших гірських порід Землі.

Рубідій-стронцієві годинник

Рубідій - досить поширений елемент, і містять його мінерали зустрічаються в багатьох гірських породах. Тому застосування рубідій-стронцієвого методу вимірювання часу в багатьох випадках виявляється дуже зручним. Точність і достовірність результатів, одержуваних за допомогою рубідій-стронцієвих годин, в значній мірі залежить від виконання вже неодноразово згадуваних двох вимог. Численні дослідження показали, що в відношенні рубідію та стронцію більшість гірських порід ведуть себе як закриті системи, якщо тільки не має місця переплавлені порід або прорив в них розплавів інших порід. Якщо ж такі процеси мали місце, то, зрозуміло, рубідій-стронцієвий вік буде ставитися саме до цих періодів метаморфізму порід.

Природний (природний) рубідій складається в основному з двох ізотопів: стабільного Rb85 (72,15%) і радіоактивного Rb87 (27,85%). Період напіврозпаду рубідію-87 дорівнює 47 мільярдам років. Тому рубідій-стронцієві годинник зручні для вимірювання великих проміжків часу.

При радіоактивному розпаді рубідій-87 випускає β-частинку і перетворюється в стабільний стронцій-87. Таким чином, для того, щоб цим годинником визначити проміжок часу від епохи кристалізації або метаморфізму мінералу до справжнього моменту, потрібно виміряти вміст в ньому материнського ізотопу - рубідію-87 і дочірнього продукту: стронцію-87. Крім того, для того, щоб врахувати зміст в досліджуваному мінералі стронцію-87 нерадіогенного походження, потрібно виміряти кількість інших його ізотопів (Sr86, Sr88). За змістом цих ізотопів обчислюють кількість нерадіогенного стронцію-87 і потім в розрахунки вводять відповідну поправку.

У ряді робіт абсолютний вік одного і того ж зразка визначався різними методами, наприклад: рубідій-стронцієвих, калій-аргоновим, уран-свинцевим. Таке зіставлення, в разі збіжності результатів між собою, надає їм більшу достовірність. В даний час за допомогою рубідій-стронцієвих годин успішно і з хорошою точністю визначено абсолютний вік багатьох гірських порід і різного типу метеоритів.

Удосконалення уран-свинцевих годин

Описаний раніше варіант уран-свинцевих годин досить часто дає не дуже точні і недостатньо достовірні результати. Тим часом в результаті робіт ряду вчених з'ясувалося, що в уран-свинцевому методі визначення абсолютного віку є додаткові можливості підвищення точності і достовірності результатів вимірювань. Справа в тому, що багато гірських порід одночасно містять уран-238, актіноурана-235, торій-232, а також їх дочірні продукти, в тому числі свинець-206, свинець-207 і свинець-208. Таким чином, відкривається можливість визначення абсолютного віку даного зразка гірської породи за двома або трьома різними парам ізотопів, наприклад: U238 - Pb206, U235 - Pb207? Th232 - Pb208. Така можливість, зрозуміло, була використана.

Якщо зазначені пари ізотопів дають збігаються значення абсолютного віку зразка, то результати вимірювань можна вважати цілком достовірними. Справді, надзвичайно мало ймовірно, щоб близький збіг двох, а в особливості трьох значень, знайдених, по суті, різними методами, виявилося випадковим.

Однак зазначена методика має і серйозні незручності. На практиці, через різного роду спотворень, повного збігу абсолютного віку, визначеного по різних парах ізотопів, зазвичай не виходить. Яку ж з знайдених дат вважати більш правильною? Потрібно, чи в разі розбіжності датувань відкинути все?

У 1956 р ВеЗерилл розробив методику, за допомогою якої ці труднощі були в значній мірі подолані. В її основі лежить наступна ідея: на підставі того, що періоди напіврозпаду U238, U235 і всіх дочірніх продуктів відомі, для різних проміжків часу розраховується накопичення їх кінцевих дочірніх продуктів: стабільного свинцю-206 і стабільного свинцю-207. Далі для ряду значень віку визначається величина відносин Pb207 / U235 і Pb206 / U238. Потім будується графік, в якому по осі абсцис відкладаються значення відносини Pb207 / U235, а по осі ординат Pb206 / U238. На цей графік наноситься ряд точок, що відповідають різним значенням абсолютного віку і відповідно різними величинам ізотопних відносин свинцю й урану (рис. 55). Поєднавши ці точки плавною лінією, отримують криву, названу Конкорд (згодою).

При побудові цієї кривої вважається, що системи U238 - РЬ206 і U235 - РЬ207 є закритими, тобто передбачається, що в мінералі під час його перебування в грунті не було ні витоку, ні привноса свинцю й урану. Крім того, при побудові цієї кривої заздалегідь вводяться поправки на вміст у пробі малих домішок первозданних ізотопів свинцю. Таким чином, ця крива відповідає чистому або ідеального випадку.

Експериментатор, визначивши відповідними вимірами вміст у зразку ізотопів урану і свинцю і ввівши поправку на домішка первозданних ізотопів свинцю, знаходить реальні відносини Pb206 / U238 і Pb207 / U235. Потім точку, відповідну цим значенням, він завдає на графік рис. 55. Якщо ця точка лягає на криву Конкордії, то поправки введені правильно, а витоку або привноса ізотопів або не було, або вони для досліджуваних ізотопів були однаковими. Якщо точка не лягає на криву, то очевидно, що має місце порушення зазначених вище умов і потрібно шукати причину цього. Таким чином, експериментальна точка на графіку рис. 55 показує не тільки абсолютний вік зразка, але і ступінь достовірності його визначення.

Удосконалення уран-свинцевого методу дозволило з досить хорошою точністю і достовірністю визначити абсолютний вік цілого ряду гірських порід. Тим часом в даний час розроблений ще цілий ряд методів визначення абсолютного віку гірських порід, заснованих на використанні радіоактивних ізотопів. Залежно від типу і складу зразків, їх віку і характеру розв'язуваної задачі, вчені застосовують ті або інші.

Нагадаємо, що шкала часу, побудована на чергуванні різних геологічних подій і зміні тварин і рослинних форм, є відносною. Тільки прив'язка її хоча б в окремих точках до абсолютних датуваннями робить її досить однозначною і достовірною. В даний час на підставі датування багатьох сотень характерних зразків, проведеного радіоактивними методами абсолютної геохронології, вдалося знайти часові межі геологічних періодів, визначити швидкість течії цілого ряду геологічних процесів і впевнено датувати основні етапи розвитку життя на Землі.

Скільки років Землі

Для визначення віку Землі становить інтерес вимір абсолютного віку давнє коріння порід. У роботі А. Холмса по геохронології Африки дані значення абсолютного віку гірських порід, визначеного різними методами. Наведемо деякі з них: вік галеніту з Південної Родезії виявився рівним 2,170 мільярда років, галеніту з Західного Трансвааля - 2,300 мільярда років, моноціта з Південної Родезії - 2,6 мільярда років, галеніту з Кокоша (Конго) - близько 3,3 мільярда років.

В останні роки на кількох континентах виявлені великі блоки найдавніших порід, абсолютний вік яких перевищує 3 мільярди років. Наприклад, в СРСР на Україні в районі обласного центру було виявлено порода, вік якої становить 3,2 мільярда років; на Кольському півострові в районі річки Воронячої - порода, що має абсолютний вік 3,600 мільярда років.

Вік найстаріших з відомих нам земних мінералів, зрозуміло, ще не є віком Землі. Однак земна кора не може бути молодше епохи утворення мінералів, кристалізувалися на певному етапі її розвитку. Таким чином, датування найдавніших мінералів дозволило встановити, що абсолютний вік земної кори - більше 3,5 мільярда років. При датуванні дуже древніх порід уран-свинцевим методом велике значення має якомога точніше знання початкового ізотопного складу свинцю. Як же його визначити? Один із способів заснований на вимірюванні ізотопного складу свинцю в рудах, дуже бідних ураном і торієм. Зрозуміло, що в таких рудах домішка радіогенного свинцю теж буде невеликою. Інший метод визначення початкового ізотопного складу свинцю побудований на аналізі зразків, вік яких визначено якимось іншим методом. Знання віку зразка і змісту Е ньому урану і торію дозволяє обчислити кількість накопиченого радіогенного свинцю, а порівняння з реальним змістом дає можливість знайти надлишок окремих ізотопів. Цей надлишок якраз і дає первісний ізотопний склад свинцю в даному зразку.

Третій і найбільш досконалий метод визначення початкового складу свинцю заснований на дослідженні ізотопного складу метеоритів. На відміну від земних гірських порід метеорити, перш ніж потрапити на Землю, довгий час вели відокремлене існування, що перешкоджала їх забруднення. Дійсно, в залізних метеоритах ізотопні відносини Pb207 / Pb204 і Pb206 / Pb204 в порівнянні з земними породами мають найменші значення. Таким чином, виявилося, що для визначення віку Землі зручно скористатися "небесними камінням".

Нагадаємо, що потрапляють до нас на Землю метеорити бувають різної величини, різного хімічного і мінералогічного складу. Ще недавно їх природа була абсолютно незрозумілою, а поява оточувалось різними легендами. Недарма на одному з метеоритів (що впав 7 листопада 1942 р місті Енгісгейме на Верхньому Рейні) було зроблено напис: "Про це камені багато хто знає багато, кожен що-небудь, але ніхто не знає достатньо".

Нині вже десятки метеоритів ретельно вивчені, визначено їх хімічний і ізотопний склад, радіоактивність і т. Д. Ці дослідження роблять досить достовірним припущення про те, що метеорити утворилися в астероидном поясі нашої сонячної системи шляхом дроблення більших тіл, можливо якоїсь проміжної планети. Ряд досліджень ізотопного складу метеоритів показав, що час формування метеоритів і час формування земної кори приблизно збігаються. Цей висновок дуже важливий. Адже в метеоритах були відсутні багато вторинні процеси, з якими доводиться рахуватися при визначенні абсолютного віку земних гірських порід. Тому, незважаючи на деякі специфічні вимірювальні труднощі, їх вік може бути визначений з хорошою точністю і достовірністю.

У 1955-1956 рр. Паттерсон з співробітниками визначили уран-свинцевим методом абсолютний вік великої групи метеоритів, а також ряду матеріалів рземного походження. На підставі цих, а також ряду інших досліджень найбільш достовірним значенням проміжку часу, що відокремлює нас від періоду формування земної кори, вважається значення 4,55 ± 0,07 мільярда років. Ряд міркувань приводить до того, що земна кора сформувалася приблизно на 108 років пізніше вихідних метеоритних тел .. Таким чином, по "сучасними даними вік Землі становить 4,6 ± 0,1 мільярда років.

Вік сонячної системи повинен бути більше Проміжку часу, що пройшов від періоду формування Землі, на той час, який знадобився для конденсації Сонця. За оцінкою В. А. Фаулера цей процес за космічними масштабами часу був, мабуть, не надто тривалим і становив близько 0,1 мільярда років. Таким чином, по Фаулеру вік Сонячної системи дорівнює 4,7 ± 0,1 мільярда років.

Відгуки відвідувачів стоматології зуби за 1 день.