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지구는 몇 살입니까? 과학자들은 다음과 같이 생각합니다.지구의 나이는 45억 4천만 년. 공교롭게도 이것은 태양뿐만 아니라 태양계의 나머지 행성들과 같은 나이입니다. 물론 우연이 아닙니다. 태양과 행성은 모두 수십억 년 전에 확산된 수소 구름에서 함께 형성되었습니다.
초기 태양계에서 모든 행성은 태양 성운에서 형성되었습니다. 태양이 생성되고 남은 잔해. 작은 먼지 입자가 모여서 점점 더 큰 물체(자갈, 암석, 바위 등)가 되어 태양계에 많은 소행성이 생길 때까지. 이 소행성들은 서로 충돌했고 결국 충분히 모여서 지구 크기가 되었습니다.
지구의 초기 역사의 어느 시점에서 화성 크기의 소행성이 우리 행성에 충돌했습니다. 그 결과 충돌은 파편을 궤도로 보내 결국 달이 되었습니다.
과학자들은 지구의 나이가 45억 4천만 년이라는 것을 어떻게 압니까? 판 구조론이 끊임없이 표면을 재구성하기 때문에 행성의 표면만으로는 실제로 구분하기 어렵습니다. 표면의 오래된 부분은 새로운 판 아래로 미끄러져 지구의 핵에서 재활용됩니다. 지구에서 발견된 가장 오래된 암석은 40억~42억년 전입니다.
과학자들은 태양계의 모든 물질이 동시에 형성되었다고 가정합니다. 다양한 화학물질, 특히 방사성 동위원소가 함께 형성되었습니다. 그들은 매우 알려진 속도로 붕괴하기 때문에 이러한 동위 원소는 원소가 얼마나 오래 존재했는지를 측정하기 위해 측정될 수 있습니다. 그리고 과학자들은 태양계의 다른 위치에서 다른 운석을 연구함으로써 다른 행성이 모두 동시에 형성되었다는 것을 알고 있습니다.
지구의 나이 계산에 실패한 방법
지구의 나이를 측정하는 현재의 정확한 방법은 역사를 통해 만들어진 긴 일련의 추정의 끝에서 나옵니다. 영리한 과학자들은 시간이 지남에 따라 변하는 지구와 태양의 특징을 발견하고 이를 바탕으로 지구의 나이를 계산했습니다. 불행히도, 그들은 여러 가지 이유로 모두 결함이 있었습니다.
- 해수면 감소– 1656-1738년에 살았던 프랑스 인류학자인 Benoit de Maillet은 높은 고도의 화석이 지구가 한때 큰 바다로 덮여 있었다는 것을 의미한다고 (잘못) 추측했습니다. 이 바다가 가져간20억년현재의 해수면으로 증발합니다. 과학자들은 해수면이 자연스럽게 오르고 내리는 것을 깨달았을 때 이것을 포기했습니다.
- 지구의 냉각-나중에 켈빈 경(Lord Kelvin)으로 알려진 윌리엄 톰슨(William Thompson)은 지구가 한때 태양과 같은 온도의 녹은 암석 덩어리였다가 그 이후로 냉각되고 있다고 가정했습니다. 이러한 가정에 기초하여 Thompson은 지구가2천만년과 4억년현재 온도로 냉각합니다. 물론 Thompson은 태양의 온도(핵심이 실제로 1,500만 도), 지구의 온도(핵이 녹은 상태), 태양이 수소로 이루어져 있고 지구가 어떻게 존재하는지에 대해 몇 가지 부정확한 가정을 했습니다. 바위와 금속으로 만들어졌습니다.
- 태양의 냉각– 1856년 독일 물리학자 헤르만 루트비히 페르디난트 폰 헬름홀츠는 태양이 식어 지구의 나이를 계산하려고 시도했습니다. 그는 태양이2200만년가스와 먼지의 확산 구름에서 현재 직경과 온도로 응축됩니다. 이것은 정확하지 않지만 Helmholtz는 태양 열의 근원이 중력 수축에 의해 유발된다는 것을 정확하게 식별했습니다.
- 암석 침식– Charles Darwin은 그의 책, 자연 선택에 의한 종의 기원에서 백악 퇴적물의 침식이 행성의 최소 연령을 계산할 수 있을 것이라고 제안했습니다. Darwin은 영국 Weald 지역의 백악 형성이3억년현재 형태로 날씨를 유지합니다.
- 달의 궤도– Charles Darwin의 아들인 George Darwin은 달이 지구에서 형성되었을 것이라고 추측하고 현재 위치로 표류했습니다. 핵분열 이론은 지구의 빠른 자전으로 인해 행성의 덩어리가 우주로 회전한다고 제안했습니다. 다윈은 적어도 달은 가져갔다고 계산했다.5600만년지구로부터의 현재 거리에 도달합니다. 우리는 이제 달이 화성 크기의 물체가 수십억 년 전에 지구와 충돌했을 때 형성되었다는 것을 알고 있습니다.
- 바다의 염도– 1715년에 유명한 천문학자 Edmund Halley는 바다의 염분을 사용하여 행성의 나이를 추정할 수 있다고 제안했습니다. Halley는 시냇물이 공급하는 바다와 호수가 지속적으로 더 많은 소금을 받아 물이 증발하면서 주변에 달라붙는 것을 관찰했습니다. 시간이 지남에 따라 물은 더 염도가 높아져 이 과정이 얼마나 오래 진행되었는지 추정할 수 있습니다. 다양한 지질학자들은 이 방법을 사용하여 지구가8천만 년 및 1억 5천만 년. 이 방법은 지질학적 과정이 물에서 염분을 추출한다는 사실을 과학자들이 깨닫지 못했기 때문에 결함이 있었습니다.
방사성 연대 측정은 지구의 나이를 알 수 있는 정확한 방법을 제공합니다
1896년 프랑스 화학자 A. Henri Becquerel은 물질이 다른 물질로 붕괴되어 에너지를 방출하는 과정인 방사능을 발견했습니다. 지질학자들은 지구 내부에 많은 양의 방사성 물질이 포함되어 있다는 사실을 깨달았고, 이는 지구의 나이에 대한 계산에서 벗어났을 것입니다. 이 발견은 지구의 나이를 계산하는 이전 방법의 결함을 드러냈지만 새로운 방법을 제공했습니다.방사성 연대 측정.
지질학자들은 방사성 물질이 매우 예측 가능한 속도로 다른 원소로 붕괴한다는 것을 발견했습니다. 일부 물질은 빠르게 부패하지만 다른 물질은 완전히 부패하는 데 수백만 또는 수십억 년이 걸릴 수 있습니다. McGill 대학에서 일하고 있는 Ernest Rutherford와 Frederick Soddy는 방사성 원소의 동위원소의 절반이 정해진 속도로 다른 동위원소로 붕괴한다는 사실을 알아냈습니다. 예를 들어, 일정량의 토륨-232가 있다면 그 중 절반은 10억 년에 걸쳐 붕괴되고, 그 양의 절반은 또 다른 10억 년 동안 붕괴됩니다. 이것이 '반감기'라는 용어의 출처입니다.
방사성 동위원소의 반감기를 측정함으로써 지질학자들은 지구를 포함한 지질 형성의 나이를 정확하게 계산할 수 있는 측정 사다리를 만들 수 있었습니다. 그들은 우라늄의 붕괴를 다양한 납 동위원소로 사용했습니다. 납의 세 가지 다른 동위원소(Pb-206, Pb-207, Pb-208 또는 Pb-204)의 양을 측정함으로써 지질학자들은 물질 샘플에 원래 존재했던 우라늄의 양을 계산할 수 있습니다.
태양계가 균일하게 분포된 Pb 동위원소를 가진 공통 물질 풀에서 형성되었다면 해당 물질 풀의 모든 물체는 비슷한 양의 동위원소를 보여야 합니다. 또한 시간이 지남에 따라 Pb-206과 Pb-207의 양이 변할 것입니다. 왜냐하면 이들 동위원소는 우라늄 붕괴의 최종 생성물이기 때문입니다. 이것은 납과 우라늄의 양을 변화시킵니다. 암석의 우라늄 대 납 비율이 높을수록 Pb-206/Pb-204 및 Pb-207/Pb-204 값이 시간에 따라 더 많이 변합니다. 이제 태양계의 근원이 우라늄 동위원소와 함께 균일하게 분포되어 있다고 가정하면 납-우라늄 플롯을 보여주는 데이터 선을 그리고 선의 기울기에서 그 이후로 경과된 시간의 양을 그릴 수 있습니다. 개별 개체로 분리된 물질 풀을 계산할 수 있습니다.
Bertram Boltwood는 26개의 서로 다른 암석 표본에 이 연대 측정 방법을 적용하여 암석이9200만 년 및 5억 7000만 년, 그리고 기술에 대한 추가 개선은2억 5천만 ~ 13억 년.
지질학자들은 지구 탐사에 착수하여 지구상에서 가장 오래된 암석층을 찾습니다. 가장 오래된 표면 암석은 캐나다, 호주 및 아프리카에서 발견되며 연령 범위는 다음과 같습니다.25억~38억년. 가장 오래된 암석은 1999년 캐나다에서 발견되었으며 40억 년이 조금 넘은 것으로 추정됩니다.
이것은 지구의 최소 연령을 설정했지만 풍화 및 판 구조론과 같은 지질학적 과정 덕분에 여전히 더 오래되었을 수 있습니다.
지구의 나이에 대한 최종 해답으로서의 운석
지구 암석의 나이를 측정할 때의 문제는 지구가 끊임없는 지질학적 변화를 겪고 있다는 것입니다. 판 구조론은 지구의 일부를 끊임없이 재활용하여 혼합하고 행성의 가장 오래된 지역을 영원히 숨깁니다. 그러나 태양계의 모든 것이 동시에 형성되었다고 가정할 때 우주의 운석은 풍화 및 판구조론의 영향을 받지 않습니다.
지질학자들은 캐년 디아블로 운석(배링거 분화구에 충돌한 소행성의 파편)과 같은 깨끗한 물체를 태양계, 즉 지구의 실제 나이를 알아내는 방법으로 사용했습니다. 이 운석에 대한 방사성 연대 측정 시스템을 사용함으로써 지질학자들은 지구가45억 4천만 년약 1%의 오차 범위 내에서.
출처:
과학의 이해 – 켈빈 경
USGS 지구의 시대
켈빈 경의 실패한 과학 시계
방사성 붕괴의 역할
천문학 캐스트 51회: 지구
가장 오래된 암석층 발견
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