Какой возраст Земли и как его определяли

Наши представления о времени меняются со временем. Последний переворот в этих представлениях произошел в начале прошлого века. Был провозглашен принцип единства пространства-времени (в рамках теории относительности Эйнштейна). Подобные перевороты заставляют как будто признать относительность самих взглядов о сущности времени и подозревать, что через некоторый срок они могут вновь измениться.

Помимо общих рассуждений о времени есть и другой аспект проблемы — прикладной, связанный с техникой измерения интервалов времени, с определением дат различных событий в истории человечества, Земли, Вселенной. Особая область знания — геохронология — призвана проводить хронометраж геологической истории нашей планеты. Но исчисление времени — не только техническая операция. Данные геохронологии накладывают определенный отпечаток на понимание закономерностей жизни Земли и Вселенной.

Так вот, все более точные методы дают все большую величину возраста Земли. Триста лет назад близкий друг И. Ньютона Э. Галлей попытался оценить возраст Земли по скорости засолонения Мирового океана. Содержание соли в океане он разделил на количество соли, ежегодно выносимой в океан реками, и получил огромную по тем временам цифру: десять тысяч лет (вспомним, что от сотворения мира тогда насчитывалось — богословами — не более 5—7 с небольшим тысяч лёт).

Подсчеты Э. Галлея были, мягко выражаясь, не очень точны, а результат их — весьма близок к канонической дате сотворения мира. Но здесь важен принцип, метод. Переход от общих рассуждений и толкований священного писания к обобщениям, фактам и расчетам стал первым шагом на пути к современным достижениям геохронологии.

Через полвека французский естествоиспытатель Ж. Бюффон уточнил данные Э. Галлея с помощью другого метода: сопоставляя скорость остывания каменных шаров в экспериментах с предполагаемой скоростью остывания земного шара, некогда находившегося — по гипотезе Бюффона — в раскаленном состоянии. Получилась новая цифра: семьдесят пять тысяч лет.

В период становления классической геологии — в первой половине XIX века — ученые предпочитали не давать точных датировок. Однако у Чарлза Лайеля встречается упоминание о многих миллионах лет геологической истории. В середине XIX века физик лорд Кельвин (У. Томсон) заново вычислил время остывания Земли и получил несколько цифр — от 20 до 400 миллионов лет. Предпочтение он отдал все-таки наименьшей! В самом конце века Д. Джоли пересчитал, следуя за Галлеем, скорость обогащения Мирового океана натрием и назвал цифру в 90 миллионов лет. Приблизительно так же оценил возраст Земли астроном Д. Дарвин 100 миллионов лет (исходя из предположения, что Земля и Луна некогда составляли одно небесное тело, и вычислив, за какой срок под действием приливных сил, вызванных притяжением Луны, наша планета стала вращаться с современной скоростью). Хорошее совпадение двух независимых научных расчетов!

Однако на этом «постарение» нашей планеты далеко не окончилось. Д. Джоли усомнился в своих выводах, подсчитал заново скорость выноса натрия и хлора из пород и обосновал новые цифры: 210—340 миллионов лет. А геофизик Джефрис, уточнив расчеты Д. Дарвина, получил дату — несколько миллиардов лет.

Поистине революционным стал метод подсчета возраста горных пород по содержанию в них продуктов радиоактивного распада. С помощью этого метода в середине прошлого века была получена для древнейших пород новая дата рождения — 2,5 миллиарда лет; а позже некоторые исследователи получили куда более значительные цифры.

Суть метода проста. При радиоактивном распаде накапливаются устойчивые продукты распада. Например, уран-238 превращается в свинец-206 с образованием инертного газа гелия. Чем дольше идет процесс, тем меньше остается урана и больше появляется свинца и гелия.

Скорости распада радиоактивных элементов точно вычислены. Количество продуктов распада можно определить. А дальше, почти как в задачке, где по скорости и пройденному пути вычисляется время движения, нетрудно рассчитать продолжительность жизни («старения») радиоактивного минерала. Начальная точка отсчета — тот момент, когда расплавленная (распыленная, разжиженная) горная порода твердеет и находящиеся в ней радиоактивные частички оказываются наглухо замурованными в каменном тайнике и могут теперь здесь накапливаться продукты распада.

«Радиоактивные часы» — прекрасный подарок физиков геологам. Скорость радиоактивного распада не меняется от внешних воздействий и подчиняется достаточно простой закономерности. Остается отбиpaть образцы и квалифицированно проводить анализы.

Надо только учесть два существенных обстоятельства. Первое: как ни прочна каменная темница горной породы, однако за многие миллионы лет из нее просачиваются «на волю» по микроскопическим трещинкам продукты распада. Второе: время отмечается только с того момента, когда сформировалась горная порода, а сколько прошло до той поры, по радиоактивным часам не определишь…

Сколько же лет Земле по данным современной науки! Обычно отвечают: 4,6 миллиарда лет. В лучшем случае добавляют: приблизительно. Насколько обоснованна эта дата! Можно ли считать ее окончательной, абсолютной?

Представим, что мы определяем возраст человека по отдельным клеткам его организма. Что мы получим! Серию разнообразных цифр. Конечно, минимальные значения мы не станем принимать во внимание (клетка могла только что возникнуть или в нее только-только попало соответствующее вещество, служащее нам часами).

И вот, ориентируясь на максимальные из полученных датировок и предполагая увидеть младенца, мы столкнемся лицом к лицу со стариком! Подвел метод анализа или несоврешенство техники? Нет — собственная оплошность! Мы не учли, что в живом организме все клетки постоянно обновляются. Человек значительно старше любой слагающей его клетки.

Не происходит ли чего-то в этом роде и тогда, когда по возрасту наиболее древних пород судят о возрасте всей планеты!

Любая горная порода — продукт многократных превращений вещества земной коры, остывания магмы, переотложения продуктов распада, метаморфизации, расплавления и т. д. Даже самая древняя из пород (по данным радиохронологии) могла иметь очень долгую и сложную историю, прежде чем в нее попал радиоактивный минерал, служащий нам сегодня часами. Можно ли по этой «клеточке» земной коры судить о возрасте всего «организма» всей планеты.

И, если земная кора содержит множество разнообразнейших часов, какая гарантия, что мы выбрали среди них самые древние!

Есть еще один метод определения возраста Земли. Если предположить, что наша планета появилась не раньше, чем Солнце, то за ответом следует обратиться к светилу.

Возможен еще один подход к определению максимально возможного возраста Земли. По мнению академика В. И. Вернадского, радиоактивны абсолютно все элементы, а не только те, у которых мы умеем радиоактивность наблюдать. «Диапазон бытия атомов,— писал В. И. Вернадский,— таким образом, огромен: стобиллионные или миллионные доли секунды, с одной стороны,— десятки биллионов, а может быть, больше квинтильонов лет, с другой. В действительности большая цифра вероятнее, ибо научно найденная верхняя граница минимальная и далекая от конца».

Эту гипотезу Вернадского никак нельзя назвать признанной. По современным представлениям имеются стабильные атомные ядра и элементарные частицы, например нейтрино, электрон, протон. Теоретически они могут существовать неопределенно долгое время.

Впрочем, нас-то интересует возраст величественного создания природы — мироздания, а не крохотных его кирпичиков — атомов и частиц. Точнее, возраст таких «деталей» мироздания, как планеты типа Земли. Не исключен, в частности, вариант, что планеты древнее своего светила. Ведь в микромире, например, у всех атомов, возникших в результате радиоактивного распада, электроны неизбежно старше ядер.

Конечно, сравнение — не доказательство. Да, видимо, и не обойтись без каких-либо условностей. Скажем, следует допустить, что Земля не старше Солнца или большинства звезд.

Определение возраста сводится прежде всего к выбору подходящих часов. В случае с земной корой радиоактивные часы отмечают интервал, прошедший с момента консолидации минерала. А что было прежде, сколько лет прошло от рождения Земли до этого события! Для ответа нужно искать более надежные, долгоживущие хранилища времени. Нужны часы, которые старше Земли. Включенные, так сказать, еще до ее рождения. А дату и обстоятельства рождения Земли таит в себе космос.

Продолжение следует.

Автор: Р. Баландин.