Ouderdom van de aarde

bijgewerkt 15-09-2019

bron: wikipedia

De ouderdom van de Aarde bedraagt volgens de wetenschappelijke consensus 4,5 tot 4,6 miljard jaar.

De Aarde ontstond volgens de meest aanvaarde theorie door accretie (samentrekken van materie) van de zonnenevel.

Het exacte moment waarop deze accretie plaatsvond is moeilijk te bepalen, omdat in de verschillende modellen voor accretie de lengte van het proces verschilt: van enkele miljoenen jaren tot 100 miljoen jaar. De exacte ouderdom van de Aarde is daardoor op dit moment niet nauwkeurig te bepalen.

 

Schattingen
Aan het begin van de 18e eeuw probeerden een aantal natuurwetenschappers de ouderdom van de Aarde op wetenschappelijke manier te benaderen. Michail Lomonosov, die gezien wordt als de grondlegger van de wetenschap in Rusland, was een van de eersten die dit probeerde. Hij suggereerde dat de Aarde apart van het (oudere) Heelal gecreëerd was, een aantal honderdduizend jaar geleden.

Lomonosovs ideeën waren voornamelijk speculatief, maar in 1779 probeerde de Franse geleerde Georges-Louis Leclerc de ouderdom van de Aarde met een experiment te berekenen. Hij maakte een kleine globe van materiaal waar de Aarde uit bestaat en mat hiervan de afkoelsnelheid. Daaruit schatte hij de ouderdom van de Aarde op 75.000 jaar.

Halverwege de 18e eeuw begonnen natuuronderzoekers de volgorde van en fossielen in gesteentelagen te bestuderen. Ze kwamen onomstotelijk tot de conclusie dat de Aarde tijdens haar bestaan – hoelang dat dan ook mocht duren – aan verandering onderhevig is geweest.

Deze gesteentelagen bevatten vaak gefossiliseerde overblijfselen van onbekende dieren of planten en er leek van laag tot laag een duidelijke volgorde in het voorkomen van soorten te zitten. Rond 1795 stelde de Britse geoloog William Smith dat als twee gesteentelagen op verschillende plekken dezelfde fossielen bevatten, ze waarschijnlijk dezelfde ouderdom hebben. Dit principe, dat tegenwoordig biostratigrafie genoemd wordt, geldt nog steeds en is een van de belangrijkste ouderdomsdateringen en methodes om de ouderdom van gesteentes op verschillende plekken op Aarde in overeenstemming te brengen.

Dit idee werd door anderen gebruikt om een geschiedenis van de Aarde op te stellen, hoewel niet duidelijk was wat de tijdsschaal was. Ook was het niet bekend hoelang het duurde om een gesteentelaag te vormen. John Phillips, neef en student van Smith, schatte later de ouderdom van de Aarde op 500 miljoen jaar.

De doorbraak kwam in 1896, toen de Franse scheikundige Henri Becquerel het bestaan van radioactiviteit ontdekte. In 1898 ontdekten twee Frans-Poolse wetenschappers, Marie en Pierre Curie, de radioactieve elementen polonium en radium. In 1903 maakten Pierre Curie en zijn collega Albert Laborde bekend dat radium door radioactief verval genoeg warmte produceert om zijn eigen gewicht in ijs te smelten in minder dan een uur.

Deze ontdekkingen zetten de berekeningen van de ouderdom van de Aarde op losse schroeven. In die berekeningen wordt ervan uitgegaan dat de Zon en Aarde vanaf hun ontstaan alleen hitte verloren hebben door afkoeling, maar radioactiviteit zorgt ook voor de productie van warmte.

De vraag was nu of de Aarde genoeg radioactief materiaal bevat om zijn snelheid van afkoelen te beïnvloeden. In 1901 hadden twee Duitse onderwijzers, Julius Elster en Hans Geitel, ontdekt dat de lucht en de bodem radioactiviteit bevatten. Anderen vonden radioactiviteit in regenwater, sneeuw en grondwater. De Engelsman Robert Strutt vond sporen van radium in veel gesteenten en concludeerde dat de Aarde meer dan genoeg radioactief materiaal bevat om zichzelf gedurende zeer lange tijd warm te houden. Strutts werk sloeg in als een bom.

Strutts student Arthur Holmes ging door. Hij besloot de uranium-loodmethode te gebruiken omdat de heliummethode niet erg veelbelovend leek. In 1911 deed Holmes metingen aan een aantal stenen en hij concludeerde dat de oudste 1,6 miljoen jaar oud was. Deze berekeningen waren nog niet erg betrouwbaar. Zo nam Holmes aan dat de stenen bij hun ontstaan alleen uranium en geen lood bevatten. Dit maakte het mogelijk voortaan vervalreeksen nauwkeuriger op te stellen. In 1913 schreef Holmes in zijn boek ‘The Age of the Earth’ dat de Aarde waarschijnlijk rond de 1600 miljoen jaar, 1,6 miljard oud is.

 

Geologie
Hoewel veel geologen vonden dat deze nieuwe ontdekking radiometrische datering zo gecompliceerd maakte dat de resultaten waardeloos waren, zag Holmes ze juist als een manier om zijn technieken te verfijnen. Hij ploeterde verder met zijn werk maar werd tot in de jaren 20 vrijwel volledig genegeerd. Een uitzondering was Joseph Barrell, een Amerikaanse geoloog die in 1917 stelde dat Holmes' resultaten het opstellen van een geologische tijdschaal mogelijk maakten. Barrell toonde aan dat gesteentelagen niet altijd met dezelfde snelheid gevormd worden, zodat de dikte van gesteentelagen niet zomaar gebruikt kon worden om iets over de duur van tijdperken te zeggen.

In 1921 begon Holmes' werk eindelijk aandacht te trekken, toen de sprekers op de jaarlijkse British Association for the Advancement of Science het eens werden dat de Aarde een paar miljard jaar oud moest zijn, en dat radiometrische dateringen geloofwaardig waren. Nog steeds zagen de meeste geologen niets in de nieuwe methode. Pas in 1926 zou de National Research Council van de Amerikaanse National Academy of Sciences besluiten een commissie in te stellen die het probleem van de ouderdom van de Aarde moest onderzoeken. Holmes, een van de weinigen met ervaring in radiometrische datering, werd in de commissie benoemd en schreef zelf grote delen van het eindrapport. De conclusie was dat radiometrische datering de enige nauwkeurige methode was voor de bepaling van exacte ouderdommen voor de geologische tijdschaal. Het rapport beschreef de methode, de foutenmarges en beperkingen nauwkeurig. Na het verschijnen van het rapport verdween alle wetenschappelijke tegenstand snel.

Doordat de technieken verfijnden en men in het begin nog niet wist waar de oudste gesteenten zich bevonden, zou de ouderdom die Holmes aan de Aarde gaf in de loop van de tijd steeds groter worden. Erg belangrijk hierbij was de enorme hoeveelheid meetwerk die Alfred Nier verrichtte. In 1913 schatte Holmes nog dat de Aarde 1600 miljoen jaar oud was, in 1947 was dat 3350 miljoen jaar, en in 1956 werd het ten slotte 4550 miljoen jaar. De laatste waarde ligt erg dicht bij de huidige schattingen.

Een buitenaards lichaam dat geen plaattektoniek of verwering heeft ondergaan, is de Maan. De door de Apollomissies van de Maan teruggebrachte stenen zijn vrij precies te dateren en zijn maximaal 4,4 tot 4,5 miljard jaar oud. Meteoren waarvan vermoed wordt dat ze afkomstig zijn van Mars zijn volgens lood-loodmetingen ook rond de 4,5 miljard jaar oud. Calcium- en aluminiumrijke inclusies in meteorieten zijn gedateerd op 4,567 miljard jaar en daarmee zijn dit de oudst bekende materialen in het zonnestelsel.

Dat al deze metingen min of meer overeenkomen heeft ertoe geleid dat wetenschappers aannemen dat de Aarde en de rest van óns zonnestelsel tussen de 4,58 en 4,53 miljard jaar geleden gevormd zijn.

zie verder … voor het Geopark relevante geologische tijdperken