Dünya kaç yaşındadır? Dünya'nın yaşı nasıl hesaplanır?

Dünya’ya kafa tutarken tekrar düşünün

Bilim adamları Dünya'nın 4,54 milyar yaşında olduğunu nasıl biliyor? Levha tektoniği yüzeyi sürekli olarak yeniden şekillendirdiğinden, sadece yüzeye bakarak Dünya'nın yaşını söylemek gerçekten zordur. Yüzeyin eski kısımları yeni plakaların altına kayar ve geri dönüştürülmek üzere Dünya çekirdeğine ulaşır. Dünya'da bulunan en eski kayalar 4,0 ila 4,2 milyar yaşındalar.

Dünya'nın kaç yaşında olduğu nereden biliniyor?

Bilim adamları Dünya'nın 4,54 milyar yaşında olduğunu düşünüyor. Dünya hem Güneş Sistemi'ndeki diğer gezegenler hem de Güneş ile aynı yaşta. Tabii ki bu bir tesadüf değil; Güneş ve gezegenlerin hepsi milyarlarca yıl önceki dağınık bir hidrojen bulutundan oluştu.

Güneş Sistemi'nin ilk zamanlarında tüm gezegenler güneş bulutsusu içinde meydana geldi; Güneş'in oluşumundan geriye kalan kalıntılar. Küçük toz parçacıkları gitgide büyük nesneler oldu (taşlar, kayalar vb.) ve pek çok asteroit oluştu. Bu asteoritler birbirleri etrafında döndüler ve Dünya boyutuna ulaşacak kadar büyüdüler.

Dünya oluştuktan sonraki ilk zamanlarda Mars büyüklüğünde bir gezegenle çarpıştı. Çarpışmadan ortaya çıkan kalıntılar yörüngede döndü ve bugün Ay olan uyduyu meydana getirdi.

Bilim adamları, Güneş Sistemi'ndeki tüm malzemelerin aynı anda oluştuğunu varsayar. Çeşitli kimyasallar ve özellikle radyoaktif izotoplar birlikte oluşmuştur. Hangi oranda bozundukları çok iyi bilindiği için, bu bilgi keşfedilen izotop elementlerinin ne kadar süredir var olduğunu ölçmek için kullanılabiliyor. Bilim adamları ayrıca Güneş Sistemi'ndeki farklı konumlardan gelen farklı meteoritleri inceleyerek, tüm farklı gezegenlerin aynı anda oluştuğunu da biliyorlar.

Dünya'nın yaşını hesaplamada kullanılan isabetsiz yöntemler

Bugün Dünya'nın yaşını ölçmek için kullandığımız mevcut yönteme tarih boyunca yapılan bir dizi yanlış tahminin sonunda ulaşıldı. Zeki bilim adamları Dünya ve Güneş'e dair zamanla değişen özellikler keşfettiler ve sonra buralardan yola çıkıp Dünya'nın kaç yaşında olduğunu hesap ettiler. Ne yazık ki hepsi çeşitli nedenlerle kusurluydu.

  • Azalan deniz seviyeleri – 1656-1738 yılları arasında yaşayan Fransız antropolog Benoit de Maillet yüksek kotlardaki fosillerin, gezegenin bir zamanlar büyük bir okyanusla kaplı olduğunu gösterdiğini savundu. Bu okyanusun mevcut deniz seviyelerine dek buharlaşması ise 2 milyar yıl almıştı. Bilim adamları deniz seviyesinin doğal olarak yükselip alçaldığını fark edince bu teoriyi terk ettiler.
  • Dünya'nın soğuması – Daha sonraki adı Lord Kelvin olan William Thompson, Dünya'nın bir zamanlar Güneş ile aynı sıcaklığa sahip erimiş bir kaya topu olduğunu ve o zamandan beri yavaş yavaş soğuduğunu varsaydı. Bu varsayımlara dayanarak, Thompson Dünya'nın mevcut sıcaklığına soğumasının 20 ila 400 milyon yıl sürdüğünü hesapladı. Ancak Thompson elbette Güneş'in sıcaklığı (çekirdeği 15 milyon derece Kelvin'dir) ile Dünya'nın sıcaklığına dair yanlış varsayımlar yaptı. Güneş'in hidrojen ve Dünya'nın kaya ve metalden oluştuğunu önerdi.
  • Güneş'in soğuması – Alman fizikçi Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz 1856'da Güneş'in soğumasıyla Dünya'nın yaşını hesaplamaya çalıştı. Güneş'in, dağınık bir gaz ve toz bulutundan mevcut çapına ve sıcaklığına yoğunlaşmasının 22 milyon yıl alacağını hesapladı. Hesap yanlış olmasına rağmen, Helmholtz, Güneş'in ısı kaynağının yerçekimi büzülmesi tarafından yönlendirildiğini doğru şekilde tespit etti.
  • Kaya erozyonu – Türlerin Kökeni adlı kitabında Charles Darwin, kireçtaşı yataklarındaki erozyonun Dünya'nın asgari yaşının hesaplanmasını sağlayabileceğini belirtti. Darwin, İngiltere'nin Weald bölgesindeki kireçtaşı oluşumunun bugünkü haline gelmesinin 300 milyon yıl almış olabileceğini tahmin etti.
  • Ay'ın yörüngesi – Charles Darwin'in oğlu George Darwin, Ay'ın Dünya'dan doğmuş olabileceğini ve mevcut konumuna sürüklendiğini açıkladı. Bölünme teorisine göre Dünya'nın hızlı dönüşü bir kısmının uzaya saçılmasına neden oldu. Darwin, Ay'ın Dünya'dan şu anki mesafesine ulaşmasının en az 56 milyon yıl aldığını hesapladı. Bugün Ay'ın milyarlarca yıl önce Mars boyutunda bir nesnenin Dünya'ya çarpmasıyla oluştuğunu tahmin ediyoruz.
  • Okyanusun tuzluluğu – 1715'te ünlü gökbilimci Edmund Halley, okyanusların tuzluluğunun gezegenin yaşını tahmin etmek için kullanılabileceğini belirtti. Halley, akarsulardan beslenen okyanusların ve göllerin sürekli olarak daha fazla tuz aldığını ve su buharlaştıkça tuzun geride kaldığını belirtti. Su geçen zaman içinde gitgide daha tuzlu hale geleceğinden, bu sürecin ne kadar süredir devam ettiğini tahmin etmek Dünya'nın yaşını verebilirdi. Çeşitli jeologlar bu yöntemi Dünya'nın 80 ila 150 milyon yaşında olduğunu tahmin etmek için kullandılar. Bilim adamları jeolojik süreçlerin tuzu sudan eksilttiğini fark edemediklerinden yöntem kusurluydu.

Radyometrik yaş tayini yöntemi ile Dünya'nın yaşını bulmak

Fransız kimyager A. Henri Becquerel 1896'da malzemelerin diğer malzemelere bozunduğu (maddenin ayrışması) ve enerji açığa çıkardığı radyoaktivite sürecini keşfetti. Jeologlar, Dünya'nın iç kısmının büyük miktarda radyoaktif malzeme içerdiğini fark ettiler. Bu gerçek Dünya'nın yaşına dair önceki hesaplamaların yanlış olduğunu gösterdi. Bununla beraber keşif yeni bir yaş hesaplama yöntemi de sağladı: Radyometrik yaş tayini.

Jeologlar radyoaktif maddelerin diğer elementlere oldukça öngörülebilir oranda bozunduğunu keşfetti. Bazı malzemeler hızla bozunurken, diğerlerinin tamamen bozunması milyonlarca hatta milyarlarca yıl alabiliyordu. McGill Üniversitesi'nde çalışan Ernest Rutherford ve Frederick Soddy, radyoaktif bir elementin herhangi bir izotopunun yarısının, başka bir izotopla belirli bir oranda bozunduğunu belirledi. Örneğin, belirli bir miktar toryum-232'niz varsa, yarısı bir milyar yıl boyunca bozunur ve daha sonra bu miktarın yarısı başka bir milyar yıl içinde bozunur. Bu da "yarı ömür" teriminin kaynağıdır.

Radyoaktif izotopların yarı ömürlerini ölçen jeologlar Dünya'nın yaşı da dahil olmak üzere jeolojik oluşumların yaşını doğru şekilde hesaplamayı sağlayan bir ölçüm tablosu oluşturdu. Uranyumun bozunmasını çeşitli kurşun izotoplarına uyguladılar. Jeologlar, üç farklı kurşun izotopunun miktarını (Pb-206, Pb-207 ve Pb-208 veya Pb-204) ölçerek, bir maddede başta ne kadar Uranyum olduğunu buldu.

Buna göre eğer Güneş Sistemi, Pb izotoplarının eşit şekilde dağınık olduğu bir madde havuzundan doğmuşsa o madde havuzundaki tüm nesneler benzer miktarda izotop taşımalıdır. Ancak Pb-206 ve Pb-207 miktarları zamanla değişecektir, çünkü bu izotoplar uranyum bozunumunun son ürünleridir. Dolayısıyla kurşun ve uranyum miktarı değişir. Bir kayanın uranyum / kurşun oranı ne kadar yüksek olursa Pb-206 / Pb-204 ve Pb-207 / Pb-204 değerleri o kadar zamanla değişmiştir. Güneş Sistemi'nin kaynağının eşit şekilde dağıtılmış uranyum izotoplarıyla dolu olduğunu varsayarak kurşun-uranyum grafiğini gösteren bir veri çizgisi çizmek mümkün. Çizginin eğiminden havuzdaki maddelerin yeni nesnelere dönüşe zamanını hesaplayabilirsiniz.

Bertram Boltwood bu tarihleme yöntemini 26 farklı kaya örneğine uyguladı ve 92 ile 570 milyon yıl arasında oluştuklarını keşfetti. Teknik üzerinde yapılan ek iyileştirmeler ile 250 milyon ila 1,3 milyar yıl sonuçları elde edildi.

Dünyanın en eski kayası Acasta Gneisses gezegenimizin yaşına dair ipuçları verir.
Dünyanın en eski kayası Acasta Gneisses gezegenimizin yaşına dair ipuçları verir.

Jeologlar ardından Dünya'yı keşfetmeye ve gezegendeki en eski kaya oluşumlarını aramaya koyuldular. Yaşları 2,5 ila 3,8 milyar yıl arasında değişen en eski yüzey kayaları Kanada, Avustralya ve Afrika'da bulunur. Dünya'nın en eski kayası 1999'da Kanada'da keşfedildi ve 4 milyar yıldan biraz daha eski olduğu tahmin ediliyor.

Bu keşif Dünya'nın yaşına dair asgari bir sınır koydu, ancak ayrışma ve plaka tektoniği gibi jeolojik süreçler nedeniyle kesin yaş hala daha eski olabilir.

Göktaşları Dünya'nın yaşına dair son cevabı verir

Dünyadaki kayaların yaşını ölçmeyle ilgili ana sorun gezegenin sürekli jeolojik değişim içinde olmasıdır. Levha tektoniği Dünya'yı sürekli olarak geri dönüştürür, karıştırır ve gezegenin en eski kısımlarını ulaşılamaz kılar. Ancak Güneş Sistemi'ndeki her şeyin aynı anda oluştuğunu varsayarsak, uzaydaki göktaşları hiçbir hava ve plaka tektoniğinden etkileniyor değil.

Jeologlar, Canyon Diablo meteoriti (Barringer Krateri'ne çarpan asteroit parçaları) gibi nesneleri Güneş Sistemi'nin ve dolayısıyla Dünya'nın gerçek yaşına ulaşmak için kullandılar. Bu göktaşları üzerinde radyometrik tarihleme ölçümünü kullanan jeologlar Dünya'nın yaklaşık %1'lik bir hata payı ile 4,54 milyar yaşında olduğunu tespit etti.