Khám Phá Phương Pháp Xác Định Tuổi Trái Đất: Hành Trình 4,5 Tỷ Năm

Để xác định tuổi của Trái đất, các nhà khoa học sử dụng phương pháp phân tích đồng vị phóng xạ từ các loại đá và thiên thạch.

Tuổi của Trái đất ước tính khoảng 4,54 tỷ năm, trong khoảng thời gian này, hành tinh của chúng ta đã trải qua nhiều biến đổi lớn, từ sự hình thành các lục địa đến sự phát triển của sự sống từ những sinh vật đơn giản đến động vật khổng lồ như cá voi xanh. Nhưng câu hỏi đặt ra là: làm thế nào mà các nhà khoa học xác định được điều này?

“Một tảng đá không chỉ đơn thuần là đá. Nó chứa đựng nhiều câu chuyện mà chúng ta có thể khám phá,” Becky Flowers, một nhà địa chất tại Đại học Colorado Boulder, chia sẻ.

Các nhà khoa học từ lâu đã nỗ lực tìm ra các phương pháp xác định tuổi Trái đất. Vào năm 1862, Lord Kelvin đã đưa ra kết luận rằng Trái đất có thể chỉ mới hình thành từ 20 đến 400 triệu năm trước bằng cách tính toán thời gian nguội đi của hành tinh này.

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm bằng cách phân tích các lớp đất đá trong thạch quyển. Mặc dù phương pháp này không mang lại độ chính xác cao, nhưng vào đầu thế kỷ 20, có sự đồng thuận rằng Trái đất đã tồn tại hàng tỷ năm.

Hình ảnh minh họa cho tuổi của Trái đất. (Ảnh: NASA).

Sự phát triển của phương pháp xác định tuổi dựa trên đồng vị phóng xạ bắt đầu từ những năm giữa thế kỷ 20. Các nguyên tố hóa học nặng như uranium có khả năng phân rã thành những nguyên tố nhẹ hơn, ví dụ như chì. Các nhà khoa học phân tích hàm lượng uranium và chì trong lớp vỏ Trái đất, từ đó áp dụng vào một phương trình toán học để tính được độ tuổi của đá.

Trong thế kỷ 20, với hàng chục nghìn phép đo độ tuổi từ đồng vị phóng xạ, kết luận được đưa ra rằng Trái đất đã hình thành cách đây khoảng 3,8 tỷ năm.

Khi đó, các chuyên gia đã tập trung vào việc xác định đồng vị phóng xạ từ những viên đá cổ nhất có sẵn trên Trái đất. Để tăng độ chính xác của nghiên cứu, họ còn tìm đến các thiên thạch đã va chạm với Trái đất, tin rằng chúng có tuổi tương đương với chính Trái đất.

Nhờ những phương pháp này, các nhà địa chất đã phát hiện ra rằng các khoáng chất trên Trái đất có niên đại khoảng 4,4 tỷ năm, cho thấy rằng hành tinh của chúng ta đã tồn tại ít nhất từ thời điểm đó. Tuy nhiên, lý do gì khiến các nhà khoa học cho rằng Trái đất đã hơn 4,5 tỷ năm tuổi, vượt lên 100 triệu năm?

Hình ảnh về 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 qua các giai đoạn kiến tạo mảng, trong đó lớp vỏ Trái đất dịch chuyển và tạo ra các vùng đất mới từ magma trong khi các vùng đất cũ bị kéo xuống tầng sâu hơn. Kết quả là rất khó để tìm thấy những tảng đá từ thời kỳ đầu của hành tinh.

Tuy nhiên, các nhà khoa học đã áp dụng phương pháp xác định tuổi bằng đồng vị carbon để tìm ra niên đại của đá từ những thiên thể khác trong Hệ Mặt trời. Một số thiên thạch đã cho thấy chúng có độ tuổi từ 4,56 tỷ năm, trong khi các đá từ Mặt trăng và sao Hỏa cũng có niên đại tương tự.

Những độ tuổi này gần sát với thời điểm mà các chuyên gia cho rằng Hệ Mặt trời được hình thành từ đám mây khí bụi bao quanh Mặt trời sơ sinh. Dựa vào các niên đại tương đối này, họ đã xây dựng được một dòng thời gian về quá trình hình thành của Trái đất, Mặt trăng, sao Hỏa, và những thiên thể gần gũi khác.

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