كيفية تحديد العمر الأدنى والأقصى للأرض

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الرابع

KFAS

العمر الأدتى للأرض العمر الأقصى للأرض الأرض علوم الأرض والجيولوجيا

يمكن تحديد عمر الأرض بأنه الفترة الزمنية منذ وجود هذا الكوكب بكتلته وكثافته الحالية تقريباً، ويعتبر أفضل تقدير لهذه الفترة حالياً هو 4600 مليون سنة تقريباً.

ولقد مرت محاولات العلماء لتقدير عمر الأرض بمراحل متعددة. فمنذ أصبحت المظاهر الطبيعية العامة للأرض معروفة، بدأ تقدير عمر الأرض اعتماداً على عمليات منتظمة طويلة الأمد من أهمها:

حساب معدل تبريد الأرض– حساب ملوحة البحار والمحيطات ومعدل الزيادة السنوية في ذلك– حساب سمك الصخور الرسوبية ومتوسط معدل تراكمها السنوي– لكن هذه الطرق أدت إلى نتائج شديدة التفاوت وغير دقيقة.

 

وتستخدم اليوم طرق النظائر المشعة التي تعتمد على ظاهرة التحلل الإشعاعي والتي تمكن العالم البريطاني رذرفورد (Rutherford) من تفسيرها، وكان أول من اقترح في سنة (1905) إمكانية استخدام هذه الظاهرة في تقدير عمر الصخور.

ويمكن تلخيص الفرضية الأساسية لذلك بأن العناصر المشعة تتعرض لتحلل ذري تلقائي بمعدلات ثابتة لا تتأثر بالظروف المحيطة من حرارة أو ضغط أو تفاعلات كيميائية منتجة في النهاية عناصر أخرى.

 

وقد حسبت معدلات تحلل العناصر المشعة في المختبر، ووجد أنها ثابتة لكل عنصر.

وبمعرفة معدل تكون نوبات النواتج؛ فإن كل ما يلزم إيجاده هو نسبة العنصر الأصلي إلى النوبة الناتجة لكي نتمكن من حساب زمن تبلور المعدن أو الصخر الذي يحتوي على العنصر المشع الأصلي.

 

العمر الأدنى للأرض:

تكمن الصعوبة في تطبيق طرق النظائر المشعة لتحديد عمر الأرض في أن أي صخر يتم اختياره لهذا الغرض هو منظومة ثانوية أحدث عمراً من الأرض ذاتها.

ولهذا السبب فإن عمر أقدم الصخور التي يمكن الحصول على عيناتها ستعطي حداً أدنى لعمر الأرض.

وفي كل قارة هناك مناطق محدودة تكون صخورها في منأى شيئاً ما عن التأثيرات الشديدة لعمليات التجوية والتحلل أو النشاط الناري لفترة زمنية طويلة.

 

ومثل هذه المناطق تعرف بمناطق الدروع لثباتها واستقرارها. وقد تم تعيين عمر معادن في بعض أقدم هذه الصخور باستخدام طرق النظائر المشعة المختلفة مثل:

 

وفي هذه الطرق يتم تعيين دقيق لكمية العنصر الأصلي والعنصر الناتج في المعدن، ومن ثم يمكن حساب العمر من العلاقات الفيزيائية المعروفة وتبين المعادلة الآتية (1) مثالاً لذلك بالنسبة لمعدن يحتوي على اليورانيوم:

(حيث T تمثل الزمن،  معدل التحلل الإشعاعي وهو ثابت)

 

وتزيد كمية الرصاص²⁰⁶ في المعدن كلما تحلل اليورانيوم²³⁸ مع الوقت حسب الثابت المميز .

وبتعيين كمية الرصاص²⁰⁶ المتراكم وكمية اليورانيوم²³⁸ المتبقي في المعدن، فإنه يمكن حساب المجهول T في المعادلة وهو عمر المعدن.

وعلى هذا النحو أمكن تعيين عمر أقدم المعادن على الأرض بهذه الطريقة، ويبلغ حوالي 3600 مليون سنة.

 

وفي هذا المجال فإنه تجدر الإشارة إلى أن من أقدم الصخور الظاهرة من القشرة الأرضية التي تم تعيين عمرها صخور جرانيتية نيسية تظهر في منطقة دودوما بجمهورية تنزانيا. 

وصخور أخرى من جنوب ووسط أفريقيا، وكذلك جنوب وشمال غربي كندا وجميعها أعطت أعماراً تتراوح بين 3000، 3600 مليون سنة.

وإذا كان الرقم 3600 مليون سنة يمثل -حالياً– عمر أقدم صخور القشرة الأرضية المحسوب بطرق النظائر المشعة فإنه ربما يقارب هذا الزمن الذي تكونت فيه القشرة القارية، ومن الأرجح إذن أن يكون عمر الأرض أكبر من ذلك.

 

العمر الأقصى للأرض:

إن أقصى عمر للأرض تم التوصل إليه عن طريق النظريات الخاصة بالأصل الكوني للعناصر وحسب النظرية السائدة حالياً، فإن نويات اليورانيوم²³⁵ واليورانيوم²³⁸ كانت نسبتها أصلاً 1: 1.64 في نجم قديم مباشرة قبل انفجاره وتبعثر فتاته في الفراغ.

ثم تلي ذلك تكون الشمس والأرض من مادة احتوت هذا الفتات.

 

واليورانيوم²³⁵ واليورانيوم²³⁸ كلاهما مشع ولكن اليورانيوم²³⁵ يتحلل بسرعة أكبر مما يجعل نسبة اليورانيوم²³⁵ إلى اليورانيوم²³⁸ تقل بإطراد.

والنسبة الحالية لهما في الأرض هي 0.007 وإذا رجعنا إلى الوراء للنسبة التي تحددها النظرية الكونية فإننا نجد أن ذلك يعني 6600 مليون سنة. وهذا يعتبر أقصى عمر للأرض على وجه التقريب.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]