CC BY
0
УДК 52
АКТУАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗРАСТА ПЛАНЕТ
Е. С. Толкачева Научный руководитель - А. А. Снежко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: liza.tolkacheva@mail.ru
Работа посвящена методам исследования возраста планет, рассматриваются теоретические аспекты их построения, производится сравнительный анализ точности измерений.
Ключевые слова: планеты, возраст, методы исследований.
CURRENT METHODS FOR STUDYING THE AGE OF PLANETS
E. S. Tolkacheva Scientific Supervisor - A. A. Snezhko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: liza.tolkacheva@mail.ru
The work is devoted to the methods of studying the age of planets, the theoretical aspects of their construction are considered, and a comparative analysis of the accuracy of measurements is made.
Key words: planets, age, research methods.
С развитием науки выдвигалось множество концепций о создании мира, среди которых долгожительницей оказалась теологическая теория, до сих почитаемая в определенных кругах. В современном естествознании доминирует теория Большого взрыва и как локальное продолжение истории на отдельно взятой планете - биохимическая эволюция. Практический интерес в данном вопросе вызывает хронология событий. Попытки оценить приблизительное время формирования планеты, а также появления на ней жизни обнаруживали значительные расхождения в результатах. По последним данным, возраст Земли составляет около 4,5 млрд лет [1]. Существует несколько современных методов исследования возраста планет [2].
Как самый надежный зарекомендовал себя метод радиометрического датирования, разработанный А. Холмсом и отличающийся детализацией данных [1]. Метод основывается на исследовании древних горных пород, которые планета «отвергает» и выносит на поверхность. Для определения возраста планеты в расчёт принимается процентное соотношение породы и урана, а также его продуктов распада (торий, рубиний, рений, лютеций, самарий). Сейчас известно, что 4,5 млрд. лет соответствует распаду урана до стабильного свинца. Присутствие свинца на планете свидетельствует о том, что возраст равен или больше указанной отметки. А тогда, Холмс понимал, что некоторое количество свинца, вероятно, присутствовало на Земле изначально. Он не мог определить, какой из изотопов свинца образуется в результате распада урана, а какой присутствовал на Земле с самого начала, поэтому его датировки не могли быть точными. В 1924 году Холмс стал профессором в Даремском университете (Великобритания), где продолжил работу по
Секция «Концепции современного естествознания»
созданию «общей шкалы геологического возраста» и установлению возраста всей Земли. Помимо прочего, он попытался разработать и новые методы датировки. Хотя каждый метод изначально выглядел многообещающим, спустя какое-то время все они были признаны непригодными. Наконец в 1938 году молодой физик Альфред Нир (Alfred Nier), работавший с новым масс-спектрометром Гарвардского университета (США), попытался выделить все известные изотопы свинца (химический символ РЬ). Он быстро обнаружил три известных изотопа радиогенного происхождения (от распадавшихся урана и тория) - 206РЬ, 207РЬ и 208РЬ. А в конце спектра заметил еще один крошечный всплеск. Тогда и был наконец идентифицирован первичный изотоп 204РЬ - недостающий элемент в уран-свинцовой головоломке. С 1948 года Клэр Паттерсон в сотрудничестве с Джорджем Тилтоном продолжил разрабатывать метод измерения возраста магматических пород уран-свинцовым и свинец-свинцовым методами (производные методы радиометрического датирования). Полагая, что метеориты являются остаточным материалом со времен образования Солнечной системы, и, таким образом, измеряя возраст одного из метеоритов можно измерить и возраст Земли, в 1953 году Паттерсон взял образцы из метеорита Каньон-Дьябло и получил оценку возраста Земли в 4,5 миллиард лет. Затем оценка была уточнена до 4,55 миллиарда лет (плюс-минус 70 миллионов лет) [1, 3]. К началу 1950-х годов метод уран-свинцовых изотопов для датировки пород наконец стал общепризнанным [1]. Данным методом определён возраст большинства планет.
До радиометрического датирования на протяжении долгого времени, возраст Земли соответствовал данным, полученным Кельвином. На основе термодинамических законов учёный предположил, что охлаждение планеты до текущего состояния заняло порядка 20 тыс. лет. Современные учёные выяснили посредством радиометрической датировки, что выводы Кельвина оказались ошибочными. Позже, было выявлено, что в составе планеты были радиоактивные изотопы, в процессе распада которых выделялось большое количество тепла, не позволяющее остывать планете. Таким образом, погрешность по методу Кельвина составила 20 тыс. лет [1, 2].
Следующие методы исследования - оценка возраста планет по содержанию солей, анализу каньонов, а также по характеру взаимодействия со спутником (Луной) [2], представлены в работе в порядке убывания по точности.
Одним из первых, кто попробовал определить возраст планеты методом накопления солей, стал Эдмунд Галлей в 1715 г. Несмотря на популярность метода, он является недостаточно точным. В данном методе не учитывается период времени, за который планета остывает до состояния формирования земной коры. Именно поэтому данный метод является неточным, и позволяет определить примерный возраст мирового океана, хотя планета может быть намного старше.
Если полагаться на данную теорию, изначально мировой океан был пресноводным. В дальнейшем потоки подземных вод вымывали соль из пород, тем самым обогащая воду соляными свойствами. Так же, на уровень соли в мировом океане влияло испарение.
Отдельная категория учёных, занимающихся изучением определения возраста планет, акцентируют внимание на каньонах. Большой интерес представляет собой Большой Каньон в США. Процесс образования каньона, как предполагали ученые, начался примерно 5-6 млн лет назад, принимая во внимание глубину плато 1800 м. Реальное происхождение каньона объясняется сдвигом плато и последующий его подъемом на пару градусов скольжением литосферной плиты и рядом других факторов. Со временем, 2-3 градуса уклона трансформировались в плато глубиной 1800 м, в действительности, намного быстрее, чем 5 млн. лет, чему способствовали и мягкие породы каньона [2].
Анализируя возраст планеты по взаимодействию с Луной, было замечено, что каждый год Луна отдаляется от Земли на 2-4 см. Изначально она была намного ближе к Земле, предположительно в 22 тыс. км от ее поверхности. Луна отдалялась в связи с ослабеванием
магнитного поля Земли. В данный момент расстояние между планетой и спутником примерно 400 тыс. км. Согласно расчетным данным возраст Луны составляет примерно 4 млрд лет назад [2].
Несколько рабочих концепций приходят к выводу об оценке возраста нашей планеты в 4-5 млрд. лет с начала существования как самостоятельной космической единицы. Наиболее точным остается результат радиометрического датирования.
Библиографические ссылки
1. Возраст Земли [Электронный ресурс]. URL: http://galspace.spb.ru/index336.html. (Дата обращения: 20.04.2021).
2. Возраст Земли: распространенные методы определения [Электронный ресурс]. URL: https://o-kosmose.ru/solnechnaya-sistema/vozrast-planety-zemlya. (Дата обращения: 20.04.2021).
3. Возраст Земли - Википедия (wikipedia.org) [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ (Дата обращения: 20.04.2021).
© Толкачева Е. С., 2021
