از کجا بفهمیم زمین چند ساله است؟
زمین تقریبا 4.54میلیارد سال سن دارد. از آن زمان تاکنون، قاره‌ها شکل گرفته و تغییر کرده‌اند، کلاهک‌های یخی گسترش یافته و عقب‌نشینی کرده‌اند و حیات از موجودات تک سلولی تا عظیم‌الجثه‌هایی مانند نهنگ‌های آبی پیش رفته است اما سن دقیق زمین را چطور می‌توانیم برآورد کنیم.
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 238 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 238 بیش از چهار میلیارد سال است، یعنی بیش از چهار میلیارد سال طول می‌کشد تا نیمی از اورانیوم 238 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 4.4میلیارد سال قبل می‌رسد، به این معنی که این سیاره حداقل به این مدت عمر کرده است. اما وقتی دانشمندان می‌گویند زمین بیش از 4.5میلیارد سال سن دارد، این 100میلیون 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 4.56میلیارد سال قدمت دارند و قدمت سنگ‌های ماه و مریخ نیز به حدود 4.5میلیارد 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
فراز سهیلی‌آزاد - گروه دانش و سلامت
برای مثال اورانیوم 238 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 238 بیش از چهار میلیارد سال است، یعنی بیش از چهار میلیارد سال طول می‌کشد تا نیمی از اورانیوم 238 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 4.4میلیارد سال قبل می‌رسد، به این معنی که این سیاره حداقل به این مدت عمر کرده است. اما وقتی دانشمندان می‌گویند زمین بیش از 4.5میلیارد سال سن دارد، این 100میلیون 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 4.56میلیارد سال قدمت دارند و قدمت سنگ‌های ماه و مریخ نیز به حدود 4.5میلیارد 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
فراز سهیلی‌آزاد - گروه دانش و سلامت