Phương pháp định tuổi Trái đất

Giới khoa học ước tính độ tuổi Trái đất bằng phương pháp xác định đồng vị phóng xạ các loại đá trên hành tinh và thiên thạch ngoài vũ trụ. Họ ước tính Trái đất bắt đầu hình thành từ cách đây hàng tỷ năm, khoảng 4,54 tỷ năm tuổi.

Có nhiều phương pháp khác nhau để xác định tuổi của trái đất, trong đó phổ biến nhất là phương pháp xác định niên đại bằng phóng xạ. Phương pháp này dựa vào chu kì bán rã của các nguyên tố phóng xạ, như uranium, trong các mẫu đá.

Khi hình thành từ magma hay dung nham, các khoáng chất thường chứa dấu vết của vật liệu phóng xạ, ví dụ như uranium. Qua thời gian, các nguyên tố phóng xạ đó phân rã, phát ra bức xạ, cuối cùng biến thành các nguyên tố mới, ổn định hơn kẹt lại bên trong khoáng chất.

Uranium-238 phóng xạ - một dạng uranium phổ biến là chất lý tưởng để định tuổi những đối tượng cực kỳ cổ xưa. Các nguyên tử của nó sẽ giải phóng năng lượng cho đến khi biến thành chì. Quá trình này xảy ra với tốc độ cố định gọi là chu kỳ bán rã, tương ứng với khoảng thời gian cần thiết để một nửa số nguyên tử phân rã. Chu kỳ bán rã của uranium-238 là hơn 4 tỷ năm, nghĩa là phải mất hơn 4 tỷ năm để một nửa lượng uranium-238 trong một mẫu vật trở thành chì. Với chu kỳ bán rã, giới khoa học có thể tính toán niên đại của đá dựa trên tỷ lệ của nguyên tố phóng xạ và nguyên tố ổn định. Phương pháp này được gọi là định tuổi bằng đồng vị phóng xạ.

Khoáng vật zircon thường được dùng để định tuổi bằng đồng vị phóng xạ vì chứa lượng uranium tương đối lớn. Các loại khác sử dụng những nguyên tố khác, như việc định tuổi bằng đồng vị carbon. Đây là một trong những phương pháp phổ biến nhất, sử dụng một đồng vị phóng xạ của carbon có chu kỳ bán rã hàng nghìn năm để xác định niên đại chất hữu cơ. Các nhà khoa học có thể áp dụng phương pháp định tuổi bằng đồng vị carbon để tìm ra niên đại của đá từ những nơi khác trong hệ Mặt trời. Một số thiên thạch chứa vật chất hơn 4,56 tỷ năm tuổi, đá từ Mặt trăng và sao Hỏa cũng có niên đại khoảng 4,5 tỷ năm.

Bằng phương pháp trên, các nhà địa chất phát hiện những khoáng chất trên Trái đất có niên đại 4,4 tỷ năm, nghĩa là hành tinh xanh đã tồn tại ít nhất chừng đó. Trái đất đã thay đổi rất nhiều trong hàng tỷ năm, đặc biệt là qua các quá trình như kiến tạo mảng, khiến lớp vỏ dịch chuyển, vùng đất mới hình thành từ magma và vùng đất cũ bị kéo xuống trở lại lòng đất. Kết quả là, giới khoa học rất khó tìm thấy những tảng đá từ thuở sơ khai của hành tinh xanh. Chúng đã xói mòn hoặc tan chảy thành vật liệu thô từ lâu. Do đó, họ cho rằng Trái đất đã hơn 4,5 tỷ năm tuổi, nhiều hơn 100 triệu năm như ước tính.