О возрасте человека можно судить по его лицу, фигуре, осанке, о возрасте дерева — по его толщине и высоте. Но как узнать воз­раст камня? Или еще более трудный вопрос: сколько лег нашей планете? Когда начала она существовать как космическое тело?

В библии сказано, что Земля существует всего несколько тыся­челетий. Древние персы были щедрее: по их мнению, Земля возник­ла 12 000 лет назад. Еще уважительнее относились к Земле древ­невавилонские жрецы — они считали, что ей 2 млн. лет. Но все эти цифры имели столь же малое отношение к реальному возрасту на- шей планеты, как и представления древних религий о мире к совре­менному научному мировоззрению.

Зарождение научной геохронологии датируют обычно самым концом XVIII века, когда английский геолог Смит в 1799 г. обнару­жил, что в слоях одинакового возраста всегда содержатся ископае­мые одних и тех же видов. Более того, он показал, что остатки древних животных и растении размещены (с увеличением глубины) в одном и том же порядке, хотя поиски их производились в разных местах, расстояния между которыми были очень большие.

Так родилась историческая геология, а вместе с ней и первые гипотезы об эволюции органического мира Земли. Стала очевидной изменчивосгь Земли во времени, а значит, возникла задача: опреде­лить возраст Земли и наметить хотя бы в самых общих чертах по­ступательный ход эволюции всей нашей планеты. Задача оказалась нелегкой. Лишь век спустя знаменитый соотечественник Смита лорд Кельвин выступил со статьей, в которой утверждал, чго возраст Земли близок к 25 млн. лег.

Кельвин предполагал, что первоначально вся Земля была в ог­ненно-жидком, расплавленном состоянии. Считая, что тепло, идущее к поверхности Земли из ее недр, есть остаточный первичный жар Земли, он подсчитал, за какое время могла образоваться и остыть до современной температуры твердая земная кора. Так и получи­лись те 25 млн. лет, которые какое-то, правда непродолжительное, время считались «официальным» возрастом нашей планеты.

Когда Кельвин производил эти расчеты, уже была открыта ра­диоактивность, а в 1906 г. другой известный английский физик лорд Релей доказал, что радиоактивные элементы широко представлены в горных породах и не учитывать тепло, выделяющееся при их рас­паде, нельзя. Отсюда следовало, что подсчеты Кельвина неверны, и возраст Земли, установленный им, занижен. Так наука пришла к использованию естественных «радиоактивных часов».

Следует напомнить, что тяжелые химические элементы таблицы Менделеева способны самопроизвольно распадаться, выделяя при этом альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи. Первые представляют со­бой ядра атомов гелия, каждое из которых состоит из двух прото­нов и двух нейтронов. Бета-лучи — это потоки электронов. Что же касается гамма-лучей, то это действительно настоящие лучи — элек­тромагнитное излучение с очень малой длиной волны и очень энер­гичное. За счет гамма-лучей радиоактивные элементы при распаде нагревают окружающие их породы. Это и есть первоисточник ра­диоактивного нагрева, играющего громадную роль в эволюции Земли.

При радиоактивном распаде уменьшается первоначальная масса элемента и изменяется заряд его ядра. Следовательно, радиоактив­ный элемент становится неузнаваемым, в полном смысле слова дру­гим. Так, уран с относительной атомной массой 238 (уран-238) при распаде превращается в свинец с относительной атомной мас­сой 206.

Радиоактивный распад происходит, как говорят, по экспонен­те— так именуют график показательной функции. Аналитически закон радиоактивного распада может быть представлен формулой т=т₀е~^л*, где т₀ — первоначальная масса распадающегося элемен­та; т — его масса в данный момент времени /; к — коэффициент, зависящий от свойств данного элемента; е — неперово число, при­ближенно равное 2,718.

Период полного распада любого радиоактивного элемента ра­вен … вечности! Иначе говоря, распад никогда не завершается, темп его, сначала очень быстрый, постепенно замедляется и в конце концов становится неощутимо малым. Вот почему имеет смысл го­ворить не о периоде распада, а о периоде полураспада Т ка­кого-нибудь радиоактивного элемента, т. е. о промежутке времени, за который распадется половина первоначального количества данно­го радиоактивного вещества.

У разных элементов Т весьма различно — от ничтожных долей секунды до миллиардов лет. У урана-238 он равен 4,5 млрд. лет. Предположим, что первоначально все радиоактивные элементы (включая уран-238) на Земле еще только начинали распадаться. Если сегодня в породах, содержащих уран-238, имеется некоторое количество конечного продукта его распада (свинца-206), то можно подсчитать (пользуясь законом радиоактивного распада), за какое время из чистого урана-238 могло образоваться это количество «уранового» свинца. Это и будет нижним пределом возраста Земли, т. е. минимальным временем, протекшим с момента ее возникнове­ния как самостоятельного космического тела.

Такова идея «радиоактивных часов». На практике все, конечно, сложнее. Применяются и более тонкие, точные методы, используют­ся разные радиоактивные вещества и самая разнообразная аппа­ратура.

Самые древние породы земной коры, судя по показаниям «ра­диоактивных часов», имеют возраст 3,5 млрд. лет. Земля, конечно, старше своей коры. Однако возраст метеоритов, определенный ана­логичными методами, не превышает 4,5 млрд. лет. В настоящее время этот колоссальный промежуток времени — 4,5 млрд. лет, ко­торый трудно себе представить, и принято считать возрастом Земли.

Как же складывалась жизнь Земли на протяжении всех этих миллиардолетий? Как формировался ее современный облик? В чем выразилась эволюция органического мира Земли, породившего в конце концов и нас, задающих эти нелегкие вопросы?

В земной коре хранятся следы прошлого нашей планеты. Про­никновение в глубь Земли одновременно означает и путешествие в прошлое, тем более отдаленное, чем глубже мы проникаем. Земная кора расчленена по возрасту на слои, толщи, горизонты, ярусы, отделы, системы. Этим занимается одна из отраслей геологии — стратиграфия. Каждый слой, каждый горизонт земной коры имеет «радиоактивные часы», фиксирующие его возраст. Составлены геохронологические шкалы, или точнее разнообразные шкалы, изме­нявшиеся с развитием этой отрасли науки. Длительная история Земли подразделена на эпохи и периоды.

История Земли складывается из двух частей — истории неорга­нического тела нашей планеты и истории ее органического мира, прослеживаемой до протерозоя. Разумеется, эти «две истории» тес­но связаны, и в дальнейшем речь пойдет о единой истории нашей планеты, ставшей обиталищем множества живых существ — от мик­роорганизмов до человека. Остатки организмов прошлого позволя­ют определить относительный возраст слоев земной коры и тем са­мым датировать геологические события.

Похожие статьи:

1. Как были открыты космические лучи
2. Новая теория создания объектов Солнечной системы
3. Сейсмическая модель планеты
4. Становление планеты
5. Гипотеза происхождения океанов