Возраст лошади или собаки можно определить по зубам, дерева – по толщине ствола или по годичным кольцам роста, а как узнать возраст Земли и горных пород, которые слагают ее? В библии – древнейшем сборнике религиозных произведений – утверждается, что Земля очень молода – ей немногим более 7 тыс. лет. Эту нелепую цифру опровергают естествознание и история человеческого общества. Однако дать правильный ответ на вопрос о возрасте Земли и времени различных геологических событий не так просто. Потребовались многие годы упорного труда большой армии ученых – геологов, биологов, палеонтологов, физиков, чтобы определить возраст Земли.
Геологи и палеонтологи изучили осадочные породы (песок, глину, известняк, мергель и др.) земной коры от верхних слоев – самых молодых до нижних – самых древних. По сохранившимся в них остаткам организмов они восстановили подлинную историю жизни на Земле. Развитие растений и животных шло от простых форм к сложным, от низших к высшим в связи с изменением условий существования. Ученые выделили в истории Земли и жизни пять эр, в каждой эре несколько периодов, а в периодах, в свою очередь, эпохи и века.
Каждый последующий период отличается от предыдущего возникновением новых, более высокоорганизованных растений и животных, изменениями климата, расположения суши и моря.
В каждую эру, период или эпоху геологической истории существовали определенные животные и растения.
По остаткам организмов, их называют руководящими ископаемыми, определяют относительный геологический возраст отложений земной коры, т.е. прослеживают, что было раньше и что позже. Палеонтологи устанавливают одновозрастность (одновременность) слоев, расположенных на большом расстоянии друг от друга, и восстанавливают древнюю географию (палеогеографию) для различных периодов, эпох. Например, если находят в слоях Земли трилобитов, то эти слои относят к морским отложениям палеозойской эры, а если находят остатки динозавров, то содержащие их слои относят к континентальным отложениям мезозойской эры.
|
|
Однако таким способом нельзя узнать, сколько лет продолжались геологические эры, периоды, эпохи, т.е. определить в тысячах или миллионах лет их абсолютный геологический возраст.
Попытки вычислить абсолютный возраст слоев Земли делались давно, но лишь в последние годы, когда физика и химия достигли больших успехов, удалось разработать методы точного измерения времени далекого прошлого.
Физики и химики открыли, что атомы некоторых элементов – урана, тория, радия и др. – все время изменяются, «распадаются», образуя другие элементы. Превращение атомов, или распад, сопровождается радиацией, т.е. излучением мелких заряженных частиц. Поэтому такие элементы называются радиоактивными, а процесс их превращения – радиоактивным распадом. Оказалось, что радиоактивный распад протекает всегда с одной и той же скоростью. На него не влияют высокая температура и давление в недрах Земли. В науке принято определять скорость радиоактивного распада временем, необходимым для распада половины имевшегося вначале количества элемента. Это время называется периодом полураспада. Он неодинаков у разных элементов. Полураспад рубидия-87 происходит 50 млрд. лет, калия-40 за 1,25 млрд. лет, урана-238 – за 4,52 млрд. лет, радия – за 1590 лет. Постоянные для каждого радиоактивного элемента скорости распада позволяют использовать их как точные часы для измерения возраста горных пород.
|
|
При распаде одного из видов (так называемых изотопов) радиоактивного урана образуются элементы гелий и свинец. Высчитано, что для накопления 1 г свинца в 100 г урана (т.е. 1%) нужно около 90 млн. лет. Таким образом, определив процент свинца в уране, можно установить, сколько времени прошло с начала процесса распада, или начала образования горной породы.
При помощи радиоактивных элементов ученые высчитали возраст Земли, который определяется не менее чем в шесть миллиардов лет! С помощью этого метода определен возраст самых древних горных пород, выходящих на поверхность Земли.
Для определения более кратких отрезков времени применяется очень интересный и точный радиоуглеродный метод. Им определяют возраст до 50 тыс. лет, и ошибка не превышает 400 лет. В тканях живых организмов наряду с обычным углеродом (его атомный вес 12) содержится небольшое и постоянное количество его изотопа, или радиоактивного углерода с атомным весом 14. Период полураспада радиоактивного углерода недолг – 5760 лет. В сохранившихся органических остатках (кости, стволы деревьев, затонувших в болоте, ткани и пр.), углерод-14 постепенно утрачивает радиоактивность. Его количество очень мало и может быть обнаружено очень точными приборами. Проверить этот метод удалось, изучая археологические памятники, возраст которых был известен по историческим документам.
Радиоуглеродным методом определили возраст многих археологических и палеонтологических находок. Например, возраст необугленных зерен пшеницы и ячменя, найденных в Египте, оказался равным 6100 годам, а найденные в Израиле свитки библии насчитывают около 2000 лет.
В 1951 г. на Таймыре нашли остатки трупа мамонта. По содержанию радиоуглерода в сухожилиях животного и остаткам растений около трупа установили, что мамонт пролежал в вечной мерзлоте более 11 тыс. лет.
Таковы вкратце те методы, которыми располагает наука. Нет сомнения в том, что скоро будут открыты новые, еще более точные способы измерения времени далекого прошлого.