QUAL A IDADE DA TERRA?

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Este artigo é do arquivo da Space Magazine, mas foi atualizado com este vídeo.

Qual a idade da Terra? Os cientistas pensam que o Terra tem 4,54 bilhões de anos. Claro, não é uma coincidência; o Sol e os planetas se formaram juntos a partir de uma nuvem difusa de hidrogênio bilhões de anos atrás.

No início do Sistema Solar, todos os planetas se formaram na nebulosa solar; os remanescentes que sobraram da formação do sol. Pequenas partículas de poeira coletadas em objetos cada vez maiores - seixos, pedras, pedras, etc. - até que existissem muitos planetoides no Sistema Solar. Esses planetoides colidiram e, eventualmente, reuniram-se o suficiente para se tornarem do tamanho da Terra.

Em algum momento do início da história da Terra, um planetóide do tamanho de Marte colidiu com nosso planeta. A colisão resultante enviou detritos para a órbita que eventualmente se tornou a Lua.

Como os cientistas sabem que a Terra tem 4,54 bilhões de anos? Na verdade, é difícil distinguir apenas da superfície do planeta, já que as placas tectônicas constantemente remodelam sua superfície. As partes mais antigas da superfície deslizam sob placas mais novas para serem recicladas no núcleo da Terra. As rochas mais antigas já encontradas na Terra têm 4,0 - 4,2 bilhões de anos.

Os cientistas assumem que todo o material do Sistema Solar se formou ao mesmo tempo. Vários produtos químicos e especificamente isótopos radioativos foram formados juntos. Como eles decaem em uma taxa muito conhecida, esses isótopos podem ser medidos para determinar quanto tempo os elementos existem. E estudando diferentes meteoritos de diferentes locais do Sistema Solar, os cientistas sabem que os diferentes planetas se formaram ao mesmo tempo.

Métodos com falha para calcular a idade da Terra
Nosso método atual e preciso de medir a idade da Terra chega ao fim de uma longa série de estimativas feitas ao longo da história. Cientistas inteligentes descobriram características da Terra e do Sol que mudam ao longo do tempo e depois calcularam a idade do planeta Terra. Infelizmente, todos eles foram falhos por várias razões.

Níveis declinantes do mar - Benoit de Maillet, um antropólogo francês que viveu entre 1656-1738 e adivinhou (incorretamente) que fósseis em altitudes elevadas significavam que a Terra já foi coberta por um grande oceano. Este oceano havia tomado 2 bilhões de anos evaporar para os níveis atuais do mar. Os cientistas abandonaram isso quando perceberam que o nível do mar naturalmente sobe e desce.
Arrefecimento da Terra – William Thompson, mais tarde conhecido como Lord Kelvin, assumiu que a Terra já foi uma bola de rocha derretida com a mesma temperatura do Sol, e que depois esfria desde então. Com base nessas premissas, Thompson calculou que a Terra levou algo entre 20 e 400 milhões de anos para esfriar até a temperatura atual. É claro que Thompson fez várias suposições imprecisas, sobre a temperatura do Sol (na verdade são 15 milhões de graus Kelvin em seu núcleo), a temperatura da Terra (com seu núcleo fundido) e como o Sol é feito de hidrogênio e a Terra é. feito de pedra e metal.
Arrefecimento do Sol - Em 1856, o físico alemão Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz tentou calcular a idade da Terra pelo resfriamento do sol. Ele calculou que o Sol teria levado 22 milhões de anos condensar até seu diâmetro e temperatura atuais a partir de uma nuvem difusa de gás e poeira. Embora isso fosse impreciso, Helmholtz identificou corretamente que a fonte do calor do Sol era impulsionada pela contração gravitacional.
Erosão das rochas - Em seu livro A Origem das Espécies por Meio da Seleção Natural, Charles Darwin propôs que a erosão dos depósitos de giz poderia permitir o cálculo da idade mínima do planeta. Darwin estimou que uma formação de giz na região de Weald, na Inglaterra, poderia ter ocorrido 300 milhões de anos para resistir à sua forma atual.

Órbita da Lua George Darwin, filho de Charles Darwin, adivinhou que a Lua poderia ter sido formada fora da Terra e se desviou para sua localização atual. A teoria da fissão propunha que a rotação rápida da Terra fazia com que um pedaço do planeta girasse para o espaço. Darwin calculou que havia tomado a Lua pelo menos 56 milhões de anos para alcançar sua distância atual da Terra. Agora sabemos que a Lua provavelmente foi formada quando um objeto do tamanho de Marte colidiu com a Terra bilhões de anos atrás.
Salinidade do Oceano - Em 1715, o famoso astrônomo Edmund Halley propôs que a salinidade dos oceanos pudesse ser usada para estimar a idade do planeta. Halley observou que os oceanos e lagos alimentados por riachos estavam constantemente recebendo mais sal, que então permaneceu à medida que a água evaporava. Com o tempo, a água se tornaria cada vez mais salgada, permitindo uma estimativa de quanto tempo esse processo está ocorrendo. Vários geólogos usaram esse método para adivinhar que a Terra estava entre 80 e 150 milhões de anos. Esse método foi defeituoso porque os cientistas não perceberam que os processos geológicos também extraem sal da água.

Datação radiométrica fornece um método preciso para conhecer a idade da Terra
Em 1896, o químico francês A. Henri Becquerel descobriu a radioatividade, o processo em que os materiais se decompõem em outros materiais, liberando energia. Os geólogos perceberam que o interior da Terra continha uma grande quantidade de material radioativo, e isso estaria descartando seus cálculos para a idade da Terra. Embora essa descoberta tenha revelado falhas nos métodos anteriores de cálculo da idade da Terra, ela forneceu um novo método: namoro radiométrico.

Os geólogos descobriram que os materiais radioativos se decompõem em outros elementos a uma taxa muito previsível. Alguns materiais se deterioram rapidamente, enquanto outros podem levar milhões ou até bilhões de anos para se decomporem completamente. Ernest Rutherford e Frederick Soddy, trabalhando na Universidade McGill, determinaram que metade de qualquer isótopo de um elemento radioativo se decompõe em outro isótopo a uma taxa definida. Por exemplo, se você tiver uma quantidade definida de tório-232, metade dela decairá em um bilhão de anos e, em seguida, metade dessa quantidade decairá em outro bilhão de anos. Essa é a fonte do termo "meia-vida".

Medindo a meia-vida dos isótopos radioativos, os geólogos conseguiram construir uma escada de medição que permitisse calcular com precisão a idade das formações geológicas, incluindo a Terra. Eles usaram a decomposição do urânio em vários isótopos de chumbo. Medindo a quantidade de três isótopos diferentes de chumbo (Pb-206, Pb-207 e Pb-208 ou Pb-204), os geólogos podem calcular quanto de urânio havia originalmente em uma amostra de material.

Se o Sistema Solar se formou a partir de um conjunto comum de matéria, com isótopos de Pb uniformemente distribuídos, todos os objetos desse conjunto deveriam mostrar quantidades semelhantes dos isótopos. Além disso, com o tempo, as quantidades de Pb-206 e Pb-207 serão alteradas, porque esses isótopos são produtos finais da decomposição do urânio. Isso altera a quantidade de chumbo e urânio. Quanto maior a proporção urânio-chumbo de uma rocha, mais os valores de Pb-206 / Pb-204 e Pb-207 / Pb-204 mudam com o tempo. Agora, supondo que a fonte do sistema Solar também tenha sido distribuída uniformemente com isótopos de urânio, você pode desenhar uma linha de dados mostrando um gráfico de chumbo-urânio e, a partir da inclinação da linha, a quantidade de tempo que passou desde o pool de matéria que se separou em objetos individuais pode ser calculado.

Bertram Boltwood aplicou esse método de datação a 26 amostras diferentes de rochas e descobriu que elas haviam sido formadas entre 92 e 570 milhões de anos, e refinamentos adicionais à técnica deram idades entre 250 milhões a 1,3 bilhão de anos.

Os geólogos começaram a explorar a Terra, buscando as formações rochosas mais antigas do planeta. A rocha de superfície mais antiga é encontrada no Canadá, Austrália e África, com idades variando de 2,5 a 3,8 bilhões de anos. A rocha mais antiga foi descoberta no Canadá em 1999 e estimada em pouco mais de 4 bilhões de anos.

Isso estabeleceu uma idade mínima para a Terra, mas, graças a processos geológicos como intemperismo e placas tectônicas, ainda pode ser mais antiga.

Meteoritos como a resposta final para a idade da Terra
O problema de medir a idade das rochas na Terra é que o planeta está em constante mudança geológica. As placas tectônicas constantemente reciclam partes da Terra, misturando-as e escondendo para sempre as regiões mais antigas do planeta. Mas assumindo que tudo no Sistema Solar se formou ao mesmo tempo, os meteoritos no espaço não foram afetados pelo clima e pelas placas tectônicas aqui na Terra.

Os geólogos usaram esses objetos primitivos, como o meteorito Canyon Diablo (os fragmentos do asteróide que impactaram a cratera Barringer) como uma maneira de atingir a verdadeira idade do Sistema Solar e, portanto, da Terra. Usando o sistema de datação radiométrica nesses meteoritos, os geólogos conseguiram determinar que a Terra é 4,54 bilhões de anos dentro de uma margem de erro de cerca de 1%.

Fontes:
Compreendendo a Ciência - Lord Kelvin
Era da Terra USGS
Relógio Científico Falhado de Lord Kelvin
O papel da deterioração radioativa
Astronomy Cast Episódio 51: Terra
Encontradas as formações rochosas mais antigas