Khám Phá Phương Pháp Xác Định Tuổi Địa Cầu

Tuổi của Trái Đất đã được các nhà khoa học ước tính thông qua các phương pháp xác định đồng vị phóng xạ trên các loại đá và thiên thạch.

Tuổi đời của hành tinh mà chúng ta đang sống hiện khoảng 4,54 tỷ năm. Trong suốt khoảng thời gian này, Trái Đất đã trải qua vô số thay đổi, từ sự hình thành và biến mất của lục địa, đến sự xuất hiện và phát triển của sự sống từ những sinh vật đơn bào đến các loài động vật khổng lồ như cá voi xanh. Vậy, các nhà khoa học đã làm thế nào để biết chính xác tuổi của Trái Đất?

“Đối với những nhà khoa học nghiên cứu về Trái Đất, mỗi tảng đá đều chứa đựng một câu chuyện mà họ nỗ lực để khám phá và hiểu rõ hơn”, Becky Flowers, một nhà địa chất tại Đại học Colorado Boulder, chia sẻ.

Nhiều nhà khoa học nổi tiếng trong lịch sử đã cố gắng đưa ra phương pháp xác định tuổi của Trái Đất. Năm 1862, Lord Kelvin sau khi phân tích thời gian nguội đi của Trái Đất từ trạng thái nóng chảy, đã cho rằng hành tinh này chỉ mới hình thành cách đây từ 20 đến 400 triệu năm, theo báo cáo của Earth Sky.

Sau đó, các nhà khoa học bắt đầu xác định tuổi Trái Đất dựa vào các lớp đất đá trong thạch quyển, điển hình như các lát cắt địa chất của những ngọn núi. Tuy nhiên, phương pháp này có độ chính xác thấp, và vào đầu thế kỷ 20, chúng ta vẫn chưa có câu trả lời chính xác. Dù vậy, các nhà nghiên cứu vẫn tin rằng tuổi của Trái Đất không chỉ là hàng triệu năm mà còn lên đến hàng tỷ năm.

Độ tuổi của Trái đất ước tính khoảng 4,5-4,6 tỷ năm. (Ảnh: NASA).

Phương pháp xác định tuổi bằng đồng vị phóng xạ đã được phát triển từ cuối những năm 1940 và 1950. Một số nguyên tố nặng có khả năng phân rã thành các nguyên tố nhẹ hơn, ví dụ như uranium sẽ phân rã thành chì. Các nhà khoa học có thể thực hiện phân tích vỏ Trái Đất để tính toán hàm lượng của uranium và chì. Sau đó, họ kết hợp các giá trị này với chu kỳ bán rã vào một công thức toán học để tính toán tuổi của đá.

Trong suốt thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu đã thực hiện hàng chục nghìn phép đo độ tuổi dựa trên đồng vị phóng xạ, và đã xác định rằng Trái Đất hình thành vào khoảng 3,8 tỷ năm trước.

Tiếp theo, các nhà khoa học bắt đầu sử dụng phương pháp tính tuổi bằng cách xác định đồng vị phóng xạ của các loại đá cổ nhất trên Trái Đất. Để cải thiện mức độ chính xác, họ cũng khám phá các thiên thạch rơi xuống Trái Đất nhằm đo đồng vị phóng xạ của những thiên thạch này. Những thiên thạch này được cho là đã va chạm với Trái Đất từ thời kỳ sơ khai và mang tuổi thọ tương đương với hành tinh của chúng ta.

Nhờ vào những phương pháp này, các nhà địa chất đã phát hiện ra các khoáng chất trên Trái Đất có niên đại 4,4 tỷ năm, cho thấy hành tinh xanh đã tồn tại ít nhất từ thời điểm đó. Nhưng tại sao các nhà khoa học lại cho rằng Trái Đất đã có tuổi trên 4,5 tỷ năm, tức là nhiều hơn 100 triệu năm?

Quá trình hình thành Trái Đất trong hệ Mặt Trời. (Video: BBC).

Trái Đất đã trải qua rất nhiều thay đổi trong hàng tỷ năm, đặc biệt là nhờ vào các quá trình kiến tạo mảng, điều này dẫn đến việc lớp vỏ Trái Đất di chuyển, hình thành vùng đất mới từ magma, trong khi các vùng đất cũ bị kéo xuống lòng đất. Vì vậy, việc tìm kiếm những tảng đá từ thời kỳ sơ khai của hành tinh trở nên rất khó khăn. Chúng đã bị xói mòn hoặc tan chảy thành các vật liệu khác từ rất lâu rồi.

Chính vì vậy, các nhà khoa học đã áp dụng phương pháp định tuổi bằng đồng vị carbon để các loại đá từ những nơi khác trong hệ Mặt Trời có thể được xác định độ tuổi. Một số thiên thạch đã cho thấy niên đại hơn 4,56 tỷ năm; đá từ Mặt Trăng và sao Hỏa cũng có niên đại khoảng 4,5 tỷ năm.

Những thời điểm này tương đối gần với khoảng thời gian mà các chuyên gia nghĩ rằng Hệ Mặt Trời bắt đầu hình thành từ đám mây khí bụi quanh Mặt Trời sơ sinh. Dựa vào các niên đại được xác định, giới khoa học có thể xây dựng dòng thời gian về sự hình thành của Trái Đất, Mặt Trăng, sao Hỏa và các thiên thể khác trong vùng lân cận.

Quá trình chuyển đổi từ đám mây bụi nguyên thủy thành hành tinh Trái Đất không diễn ra ngay lập tức mà kéo dài qua hàng triệu năm, theo Rebecca Fischer, nhà khoa học Trái Đất tại Đại học Harvard. Điều đó có nghĩa là hiểu biết của chúng ta về tuổi của Trái Đất không phải là một con số cụ thể mà là khoảng thời gian mà hành tinh xanh bắt đầu được hình thành.