Vek Zeme

V poslednej štvrtine 19. storočia prebiehala dlhodobá diskusia o veku Zeme. Charles Lyell v knihe Princípy geológie (1830 - 33) ukázal, že Zem sa menila pomaly a že to, čo vidíme, je výsledkom postupných zmien. Tento uniformitarizmus jednoznačne znamenal, že Zem je stará, hoci Lyell sa nesnažil zistiť, ako stará.

Veril tomu aj jeho mladší priateľ Charles Darwin. Darwin videl, že ak by sa evolúcia uskutočnila, vyžadovala by si dlhý čas. Okrem toho medzi prvými fosíliami v kambrických vrstvách a súčasným povrchom pevniny leží obrovské množstvo sedimentárnych hornín. Darwin a Lyell sa zhodli na tom, že na usadenie takého množstva hornín by bol potrebný veľmi dlhý čas.

V prvom vydaní knihy O pôvode druhov (1859) Darwin odhadol, že erózia Sussex Weald musela trvať 300 miliónov rokov.^p314 On aj Lyell boli prekvapení, keď fyzik William Thomson (lord Kelvin) povedal, že Zem nemôže byť taká stará, ako si mysleli. Výpočet uskutočnil na základe toho, ako dlho muselo trvať, kým sa Zem ochladila na súčasnú teplotu, ak by sa vzala počiatočná teplota 2 000^o °C. Kelvinov výsledok bol založený na myšlienke, že geotermálny gradient v blízkosti povrchu odráža vodivé ochladzovanie pevnej Zeme.

Tento výpočet vykonal niekoľkokrát, pričom vychádzal z rôznych predpokladov. V roku 1862 sa jeho odhad pohyboval medzi 20 a 400 miliónmi rokov, ale v roku 1866 znížil najvyšší odhad na 100 miliónov rokov a zaútočil na Darwina a Lylea, že si jeho výpočet nevšimli. Vieme, že Darwin bol znepokojený a obával sa, že to nebude dostatočne dlhý čas na to, aby umožnil evolúciu. Thomas Henry Huxley poznamenal, že Kelvinove výpočty boli dobré, ale jeho predpoklady boli nesprávne. V roku 1897 Kelvin urobil výpočet naposledy a prišiel na 20 až 40 miliónov rokov. To by, samozrejme, určite nebolo dosť dlho na to, aby sa mohla uskutočniť evolúcia. Oliver Heaviside tiež nesúhlasil a navrhol alternatívny geotermálny model. Nakoniec sa ukázalo, že Kelvin aj Heaviside sa mýlili.

Viskózny plášť

Hneď na konci 19. storočia si niekto uvedomil, že ak je plášť vysoko viskózna (lepkavá) tekutina, bude to mať veľký vplyv na výpočty. V roku 1895 John Perry, bývalý Kelvinov asistent, vytvoril odhad veku Zeme na 2 až 3 miliardy rokov pomocou modelu konvektívneho plášťa a tenkej kôry.

V Kelvinovom modeli je teplo na povrchu Zeme odvodené z ochladzovania plytkej vonkajšej kôry za predpokladu pevnej Zeme. Ak by však vodivosť vo vnútri Zeme bola oveľa vyššia ako na povrchu, potom by sa ochladzovalo aj zemské jadro a spodný plášť. Tým by sa na povrchu vytvorila obrovská zásoba energie. V takom prípade by bol Kelvinov odhad veku Zeme mnohonásobne nižší.

Perryho hlavným dôvodom bolo, že konvekcia v tekutom alebo čiastočne tekutom vnútrajšku Zeme prenáša teplo oveľa účinnejšie ako vedenie:

"... veľká vnútorná tekutosť by pre náš účel prakticky znamenala nekonečnú vodivosť".

Kelvin sa držal svojho odhadu 100 miliónov rokov a neskôr ho znížil na približne 20 miliónov rokov.

Dnes už vieme, že existencia viskóznej tekutiny pod tenkou kôrou je oveľa dôležitejším faktorom ako objav rádioaktivity, ^[]ktorý bol dlhé roky učebnicovým vysvetlením. Znovuobjavenie a prehodnotenie Perryho práce je pomerne čerstvé.

V roku 1896 Henri Becquerel objavil rádioaktivitu. V roku 1903 sa spolu s Pierrom a Máriou Curieovcami podelil o Nobelovu cenu za fyziku "za mimoriadne zásluhy, ktoré preukázal svojím objavom spontánnej rádioaktivity".

Nakoniec sa zistilo, že rádioaktivita je hlavným zdrojom tepla vo vnútri Zeme.^p206 V roku 1921 sa uskutočnil prvý moderný odhad pomocou rádiometrického datovania. Bolo založené na datovaní uránu a olova: rýchlosti rozpadu uránu na olovo v zemskej kôre, ktorého autorom bol Henry Norris Russell. Prišiel s odhadom 2 až 8 miliárd rokov. ^{s. 27, tabuľka 3.1} V roku 1949 H. E. Suess odhadol 4 až 5 miliárd rokov na základe celého radu rádioaktívnych izotopov. To je blízko k času, ktorý odhadujeme dnes a ktorý bol ďalej spresnený na približne 4 560 miliónov rokov.

Výpočet využíva konvekciu vo viskóznej tekutine, ako aj rádioaktivitu, takže kombinuje Perryho myšlienku s účinkom rádioaktivity, hoci Perryho príspevok bol zabudnutý. Neskoršie poznatky o doskovej tektonike umožnili s úplnou istotou konštatovať, že spodný plášť je viskózna tekutina.

Slnečná sústava

Odhaduje sa, že vznik a vývoj Slnečnej sústavy sa začal pred 4,568 miliardami rokov gravitačným zrútením malej časti obrovského molekulárneho mraku. V podstate sa celá sústava vyvinula v rovnakom časovom období.

Používanie vedeckej metódy predpokladá uniformné metódy výpočtu veku Zeme. Hinduistické náboženstvo sa najviac približuje súčasnému vedeckému odhadu. Niektorí kresťania a židia veria, že rozprávanie o stvorení v knihe Genezis je doslovne pravdivé, čo by znamenalo, že Zem bola stvorená pred 5 000 až 10 000 rokmi, a metódy používané na výpočet veku neboli počas celej histórie Zeme jednotné. V súčasnosti si však väčšina ľudí myslí, že na takéto otázky najlepšie odpovedajú vedecké metódy.

• Geochronológia
• História geologickej časovej stupnice
• Časová os prírody