¿CUAL ES LA EDAD DE LA TIERRA?

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Este artículo proviene del archivo de la revista Space, pero se actualizó con este video elegante.

¿Cual es la edad de la Tierra? Los científicos piensan que el La Tierra tiene 4.54 billones de años.. Por supuesto, no es una coincidencia; El Sol y los planetas se formaron juntos a partir de una nube difusa de hidrógeno hace miles de millones de años.

En el Sistema Solar temprano, todos los planetas se formaron en la nebulosa solar; los restos sobrantes de la formación del sol. Pequeñas partículas de polvo se juntaron en objetos cada vez más grandes (guijarros, rocas, rocas, etc.) hasta que hubo muchos planetoides en el Sistema Solar. Estos planetoides colisionaron y finalmente se unieron lo suficiente como para convertirse en del tamaño de la Tierra.

En algún momento de la historia temprana de la Tierra, un planetoide del tamaño de Marte se estrelló contra nuestro planeta. La colisión resultante envió escombros a la órbita que eventualmente se convirtió en la Luna.

¿Cómo saben los científicos que la Tierra tiene 4,54 mil millones de años? En realidad, es difícil saberlo solo desde la superficie del planeta, ya que la tectónica de placas cambia constantemente su superficie. Las partes más antiguas de la superficie se deslizan debajo de las placas más nuevas para ser recicladas en el núcleo de la Tierra. Las rocas más antiguas que se hayan encontrado en la Tierra tienen entre 4.0 y 4.200 millones de años.

Los científicos suponen que todo el material del Sistema Solar se formó al mismo tiempo. Varios productos químicos, y específicamente isótopos radiactivos se formaron juntos. Como se descomponen a una velocidad muy conocida, estos isótopos se pueden medir para determinar cuánto tiempo han existido los elementos. Y al estudiar diferentes meteoritos de diferentes ubicaciones en el Sistema Solar, los científicos saben que los diferentes planetas se formaron todos al mismo tiempo.

Métodos fallidos para calcular la edad de la Tierra
Nuestro método actual y preciso para medir la edad de la Tierra llega al final de una larga serie de estimaciones realizadas a lo largo de la historia. Científicos inteligentes descubrieron características sobre la Tierra y el Sol que cambian con el tiempo, y luego calcularon cuántos años tiene el planeta Tierra. Desafortunadamente, todos tenían fallas por varias razones.

Disminución del nivel del mar - Benoit de Maillet, un antropólogo francés que vivió entre 1656 y 1738 y adivinó (incorrectamente) que los fósiles en elevaciones altas significaban que la Tierra alguna vez estuvo cubierta por un gran océano. Este océano había tomado 2 mil millones de años para evaporarse a los niveles actuales del mar. Los científicos abandonaron esto cuando se dieron cuenta de que el nivel del mar sube y baja naturalmente.
Enfriamiento de la tierra – William Thompson, más tarde conocido como Lord Kelvin, asumió que la Tierra fue una vez una bola de roca fundida con la misma temperatura del Sol, y desde entonces se ha estado enfriando. Sobre la base de estos supuestos, Thompson calculó que la Tierra tomó un lugar entre 20 y 400 millones de años enfriar a su temperatura actual. Por supuesto, Thompson hizo varias suposiciones inexactas, sobre la temperatura del Sol (en realidad es de 15 millones de grados Kelvin en su núcleo), la temperatura de la Tierra (con su núcleo fundido) y cómo está hecho el Sol de hidrógeno y la Tierra. hecho de roca y metal.
Enfriamiento del sol - En 1856, el físico alemán Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz intentó calcular la edad de la Tierra mediante el enfriamiento del Sol. Calculó que el Sol habría tomado 22 millones de años condensarse a su diámetro y temperatura actuales de una nube difusa de gas y polvo. Aunque esto era inexacto, Helmholtz identificó correctamente que la fuente del calor del Sol era impulsada por la contracción gravitacional.
Erosión de roca - En su libro, El origen de las especies por medio de la selección natural, Charles Darwin propuso que la erosión de los depósitos de tiza podría permitir un cálculo de la edad mínima del planeta. Darwin estimó que una formación de tiza en la región de Weald de Inglaterra podría haber tomado 300 millones de años meteorizar a su forma actual.

Órbita de la luna - George Darwin, el hijo de Charles Darwin, supuso que la Luna podría haberse formado de la Tierra y se dirigió a su ubicación actual. La teoría de la fisión propuso que la rápida rotación de la Tierra provocó que una parte del planeta girara hacia el espacio. Darwin calculó que había tomado la Luna al menos 56 millones de años para alcanzar su distancia actual de la Tierra. Ahora sabemos que la Luna probablemente se formó cuando un objeto del tamaño de Marte se estrelló contra la Tierra hace miles de millones de años.
Salinidad del océano - En 1715, el famoso astrónomo Edmund Halley propuso que la salinidad de los océanos podría usarse para estimar la edad del planeta. Halley observó que los océanos y lagos alimentados por arroyos recibían constantemente más sal, que luego se quedaba atrapada a medida que el agua se evaporaba. Con el tiempo, el agua se volvería más y más salada, lo que permitiría una estimación de cuánto tiempo ha estado ocurriendo este proceso. Varios geólogos usaron este método para adivinar que la Tierra estaba entre 80 y 150 millones de años. Este método fue defectuoso porque los científicos no se dieron cuenta de que los procesos geológicos también están extrayendo sal del agua.

La datación radiométrica proporciona un método preciso para conocer la edad de la Tierra
En 1896, el químico francés A. Henri Becquerel descubrió la radiactividad, el proceso donde los materiales se descomponen en otros materiales, liberando energía. Los geólogos se dieron cuenta de que el interior de la Tierra contenía una gran cantidad de material radiactivo, y esto sería descartar sus cálculos para la edad de la Tierra. Aunque este descubrimiento reveló fallas en los métodos anteriores de cálculo de la edad de la Tierra, proporcionó un nuevo método: datación radiométrica.

Los geólogos descubrieron que los materiales radiactivos se descomponen en otros elementos a una velocidad muy predecible. Algunos materiales se descomponen rápidamente, mientras que otros pueden tardar millones o incluso miles de millones de años en descomponerse por completo. Ernest Rutherford y Frederick Soddy, trabajando en la Universidad McGill, determinaron que la mitad de cualquier isótopo de un elemento radiactivo se descompone en otro isótopo a una velocidad establecida. Por ejemplo, si tiene una cantidad establecida de Torio-232, la mitad se descompondrá durante mil millones de años, y luego la mitad de esa cantidad se descompondrá en otros mil millones de años. Esta es la fuente del término "vida media".

Al medir la vida media de los isótopos radiactivos, los geólogos pudieron construir una escalera de medición que les permitió calcular con precisión la edad de las formaciones geológicas, incluida la Tierra. Utilizaron la descomposición del uranio en varios isótopos de plomo. Al medir la cantidad de tres isótopos diferentes de plomo (Pb-206, Pb-207 y Pb-208 o Pb-204), los geólogos pueden calcular la cantidad de uranio original en una muestra de material.

Si el Sistema Solar se formó a partir de un grupo común de materia, con isótopos de Pb distribuidos uniformemente, entonces todos los objetos de ese grupo de materia deberían mostrar cantidades similares de los isótopos. Además, con el tiempo, las cantidades de Pb-206 y Pb-207 cambiarán porque estos isótopos son productos finales de la descomposición del uranio. Esto hace que cambie la cantidad de plomo y uranio. Cuanto mayor sea la relación uranio-plomo de una roca, más cambiarán los valores de Pb-206 / Pb-204 y Pb-207 / Pb-204 con el tiempo. Ahora, suponiendo que la fuente del sistema solar también se haya distribuido uniformemente con isótopos de uranio, puede dibujar una línea de datos que muestre un diagrama de plomo a uranio y, desde la pendiente de la línea, la cantidad de tiempo que ha pasado desde el grupo de materia se separó en objetos individuales se puede calcular.

Bertram Boltwood aplicó este método de datación a 26 muestras diferentes de rocas y descubrió que se habían formado entre 92 y 570 millones de años, y otros refinamientos a la técnica dieron edades entre 250 millones a 1.3 billones de años.

Los geólogos comenzaron a explorar la Tierra, buscando las formaciones rocosas más antiguas del planeta. La roca superficial más antigua se encuentra en Canadá, Australia y África, con edades que van desde 2.5 a 3.8 billones de años. La roca más antigua fue descubierta en Canadá en 1999, y se estima que tiene poco más de 4 mil millones de años.

Esto estableció una edad mínima para la Tierra, pero gracias a procesos geológicos como la meteorización y la tectónica de placas, aún podría ser más antigua.

Los meteoritos como la respuesta final a la era de la tierra
El problema con la medición de la edad de las rocas en la Tierra es que el planeta está en constante cambio geológico. La tectónica de placas recicla constantemente porciones de la Tierra, mezclándolas y ocultando para siempre las regiones más antiguas del planeta. Pero suponiendo que todo en el Sistema Solar se formó al mismo tiempo, los meteoritos en el espacio no se han visto afectados por la meteorización y la tectónica de placas aquí en la Tierra.

Los geólogos usaron estos objetos prístinos, como el meteorito Canyon Diablo (los fragmentos del asteroide que impactó en el Cráter Barringer) como una forma de llegar a la verdadera edad del Sistema Solar y, por lo tanto, de la Tierra. Mediante el uso del sistema de datación radiométrica en estos meteoritos, los geólogos han podido determinar que la Tierra está 4.54 billones de años dentro de un margen de error de aproximadamente 1%.

Fuentes:
Entendiendo la Ciencia - Lord Kelvin
USGS Age of the Earth
El reloj científico fallido de Lord Kelvin
El papel de la descomposición radiactiva
Astronomy Cast Episode 51: Earth
Las formaciones rocosas más antiguas encontradas