Земля образовалась около 4,54 миллиарда лет назад, примерно через 10 миллионов лет после зарождения Солнечной системы. После того как гигантское облако газа распалось, образовав Солнце, из его кусков образовались планеты.
«Мне нравится думать о ранних солнечных системах, как о пицце», — говорит Марк Попинчалк, астроном из Американского музея естественной истории и Нью-Йоркского университета. «Если газовое облако, из которого формируется звезда, — это шар из теста, он может начинаться как шар, но у него будет некоторое начальное вращение. Звезда сформируется из 99 % этого «теста», но оставшаяся часть все еще будет вращаться — и, если пройдет достаточно времени, она сплющится вокруг звезды, как пицца. Именно из этого 1 % «теста» и формируются все планеты».
Однако младенец-Земля совсем не походила на тот пышный, зеленый мир, который мы знаем сегодня. В момент своего формирования она была еще расплавлена в результате столкновений, которые ее создали. Более тяжелые части, например железо, опустились в ядро нашей планеты, а более легкие элементы всплыли на поверхность. В конечном итоге это привело к образованию слоистой Земли с ядром, мантией и корой.
Когда Солнечная система успокоилась и в Землю стало врезаться меньше астероидов, образовались океаны и почти сразу же возникла жизнь. «В то время как люди не могли существовать на протяжении большей части истории Земли, клеточная жизнь непрерывно существует около 3,5 миллиардов лет, — говорит Попинчак. (Новые исследования показывают, что эта цифра может быть даже больше — 4,2 миллиарда лет!)
Своим знанием этой временной шкалы мы обязаны буквально земле, на которой стоим: горные породы являются ключом к определению возраста Земли и того, какой она была в прошлом. С помощью процесса, известного как радиометрическое датирование, ученые могут использовать количество различных радиоактивных элементов, чтобы определить возраст породы. Однако с земными породами могут возникнуть сложности, потому что «Земля — это активное, оживленное место», — говорит Попинчак. «Вулканы, выветривание и геологические процессы приводят к тому, что трудно найти камни, оставшиеся со времен формирования Земли».
Луна же образовалась в результате столкновения с нашей планетой в зачаточном состоянии, и на ней нет досадной тектоники плит, как на Земле. Образцы лунных пород времен «Аполлона» помогли уточнить оценку возраста нашей планеты, а новые образцы, полученные в ходе таких миссий, как «Чанъэ-5 «, расширяют наше понимание истории Луны.
Что касается близлежащих планет, таких как Марс, то мы можем отправить марсоход за камнями и проанализировать их, чтобы определить возраст. Но как определить возраст планет вокруг других звезд, которые находятся слишком далеко, чтобы мы могли до них добраться?
«Лучший способ узнать о планетах вокруг других звезд — это изучить саму звезду», — говорит Попинчак. «Я специализируюсь на определении возраста звезды, глядя на то, как быстро она вращается. Молодые звезды вращаются быстро, старые — медленно. Если я смогу измерить скорость вращения звезды, на которой находится планета, я смогу оценить возраст звезды и использовать аналогичное число для планеты».
Открывая и описывая новые миры за пределами нашей Солнечной системы, мы узнаем все больше подробностей о том, как формируются планеты, что поможет нам еще лучше понять историю нашей собственной планеты.
С течением времени научные методы изучения планетарной геологии и астрономии становятся все более точными. Совершенствование технологий наблюдения и анализа данных позволяет ученым не только оценивать возраст Земли, но и прослеживать эволюцию климатических условий на протяжении миллиардов лет. Например, молекулярные следы в ископаемых более ранних периодов могут помочь исследовать, как менялось содержание углерода и кислорода в атмосфере, что в свою очередь связано с развитием жизни.
Сравнивая данные о различных планетах, астрономы могут также выявить общие закономерности в их формировании и развитии. Например, планеты, обладающие подобными характеристиками, могут быть исследованы на предмет наличия условий, способствующих появлению жизни. Это открывает новые горизонты для понимания не только нашей планеты, но и вероятности существования жизни на других мирах.
Таким образом, изучение возраста Земли и других планет расширяет наши горизонты, позволяя нам глубже понять место, которое мы занимаем во Вселенной, и непрекращающийся процесс формирования и трансформации планетарных систем. Исследования могут стать отправной точкой для будущих открытий, способствующих решению мистерий нашего космического окружения.
