Тысячелетиями учёные умы старались узнать возраст нашей планеты. Но ответ был получен лишь после освоения таких дисциплин, как геологическая разведка и ядерная физика.
Аристотель считал, что Земля существовала вечно. Римский поэт Лукреций полагал, что планета сформировалась недавно, в виду отсутствия записей до Троянской войны. Талмудисты, Мартин Лютер, архиепископ Ашер и другие религиозные мыслители экстраполировали ветхозаветные сказания для оценки возраста Земли и приходили к схожим выводам – около 4000 года до н. э.
Вскоре естествознание взяло верх над схоластикой. В 1660-х годах датский геолог и по совместительству (!) епископ Нильс Стенсон впервые сформулировал концепцию отложения горизонтальных земельных пластов, позже доказанную на практике. Он понял, что разные слои содержат разные виды ископаемых. Вскоре после этого естествоиспытатель Роберт Гук предположил, что история планеты «много старше пирамид».
Строительство каналов в XVIII веке позволило оценить чрезвычайную длительность периодов эрозии. К 1788 году геолог Джеймс Хаттон описал теорию циклического осаждения и поднятия слоёв, согласно которой Земля бесконечно стара и «не имеет ни малейшего признака начала, ни перспективы конца». Хаттон считал, что настоящее – это ключ к прошлому, а геологические процессы древности были движимы теми же силами, что и сейчас.
Выдающуюся роль в разгадке возраста планеты сыграл физик Уильям Томсон, более известный как лорд Кельвин. Он обрушил критику на униформистов, считавших Землю бесконечно старой и наивно предполагавших, что в конечном счёте будут открыты физические процессы, приводящие в действие «великий двигатель эрозии». Взамен Кельвин и новое поколение геофизиков настаивали на поиске способов оценки возраста планеты в соотвествии с требованиями нового эволюционного мышления и термодинамики. Также они впервые настояли на введении физических законов, предусматривающих свойства радиоактивности.
Особое внимание Кельвин и его союзники уделяли трём аспектам:
- скорости теплопотерь Земли и времени, которое потребовалось бы для образования её твердой коры;
- форме Земли, слегка выпуклой на экваторе, и динамике системы Земля-Луна;
- тепле Солнца и, в частности, скорости, с которой тепло теряется по сравнению с общим количеством изначально доступной энергии.
Первый аспект был полностью отметён после учёта количества тепла, выделяемого при радиоактивном распаде. Второй преувеличивал важность Луны. Но третий аспект попал в самую точку. И когда в 1919 году Харлоу Шепли заявил о полном установлении радиометрической шкалы времени, но признал, что до сих пор не может объяснить энергию солнца, ему не пришлось долго ждать. В 1920 году сэр Артур Эддингтон дал ответ – синтез водорода в гелий.
В ответ на нападки лорда Кельвина, геологи использовали две основные линии рассуждений. Первая касалась глубины отложений и времени для их накопления; вторая – солёности океанов по сравнению со скоростью, с которой реки снабжают их натриевыми солями. Обе теории были глубоко ошибочными, поскольку предполагали, что современные темпы осаждения пород и переноса соли реками совпадают с историческими темпами, несмотря на имеющиеся у них доказательства того, что наша эра характеризуется нетипично высокой геологической активностью.
Тем не менее, к концу XIX века геологи пришли к единому мнению – Земле около 100 млн лет. Позже с большой неохотой признавали дальнейшее расширение временной шкалы в 10 и более раз. Не стоит их в этом винить. Радиоактивность по-прежнему была плохо изучена. Различные методы измерения давали противоречивые значения, и почти десятилетие прошло между первым использованием радиометрического датирования и открытием изотопов. Постоянство скоростей радиоактивного распада рассматривалось как независимое и сомнительное предположение, поскольку до развития современной квантовой механики не могло быть известно, что эти скорости являются фундаментальными физическими постоянными.
Только в 1926 году, когда Академия наук приняла радиометрическую шкалу времени, этот спор был окончательно решён. Решающее значение для этого разрешения имели усовершенствованные методы датирования, которые включали достижения в области масс-спектрометрии, отбора проб и лазерного нагрева. Полученные знания привели к нынешнему пониманию того, что возраст Земли составляет 4,55 млрд лет.
Как и в случае со многими крепкими научными загадками, вопрос о возрасте Земли решился после тщательного изучения его составляющих. Соотношения изотопов в земле и в метеоритах продолжают тщательно изучаться для получения знания о первоисточниках тех самых атомов, из которых состоит наша планета. Задавая новые сложные вопросы, мы с нетерпением ждём новых ответов. Ведь так работает наука.
Об этом и многом другом читайте в нашем Телеграм-канале КАПСУЛА ВРЕМЕНИ