Een 'Blue Marble'-afbeelding van de aarde, afkomstig van het VIIRS-instrument aan boord van NASA's aardobservatiesatelliet - Suomi NPP - op 4 januari 2012.
(Afbeelding: © NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring)
Planet Earth heeft geen geboorteakte om de vorming ervan vast te leggen, wat betekent dat wetenschappers honderden jaren worstelden om de leeftijd van de planeet te bepalen. Dus, hoe oud is de aarde?
Door de rotsen in de steeds veranderende aardkorst te dateren, evenals de rotsen in de buren van de aarde, zoals de maan en bezoekende meteorieten, hebben wetenschappers berekend dat de aarde 4,54 miljard jaar oud is, met een foutenbereik van 50 miljoen jaar.
Hoe oud zijn je stenen?
Wetenschappers hebben de afgelopen 400 jaar verschillende pogingen ondernomen om de planeet te dateren. Ze hebben geprobeerd de leeftijd te voorspellen op basis van veranderende zeespiegel, de tijd die de aarde of de zon nodig had om af te koelen tot de huidige temperatuur, en het zoutgehalte van de oceaan. Naarmate de dateringstechnologie vorderde, bleken deze methoden onbetrouwbaar; zo bleek dat de opkomst en ondergang van de oceaan een steeds veranderend proces is in plaats van een geleidelijk afnemend proces.
En in een andere poging om de leeftijd van de planeet te berekenen, wendden wetenschappers zich tot de rotsen die het oppervlak bedekken. Omdat de platentektoniek echter constant verandert en de korst vernieuwt, zijn de eerste rotsen al lang geleden gerecycled, omgesmolten en omgevormd tot nieuwe ontsluitingen.
Wetenschappers moeten ook een strijd aangaan met de naam Great Unconformity, waar sedimentaire gesteentelagen lijken te ontbreken (in de Grand Canyon is bijvoorbeeld 1,2 miljard jaar rots niet te vinden). Er zijn meerdere verklaringen voor deze afwijking; begin 2019 suggereerde een studie dat gletsjers door een wereldwijde ijstijd in de rots schuren, waardoor deze uit elkaar viel. De platentektoniek wierp vervolgens de gebroken steen terug in het binnenste van de aarde, verwijderde het oude bewijs en veranderde het in nieuwe rots.
In het begin van de 20e eeuw verfijnden wetenschappers het proces van radiometrische datering. Eerder onderzoek had aangetoond dat isotopen van sommige radioactieve elementen met een voorspelbare snelheid in andere elementen vervallen. Door de bestaande elementen te onderzoeken, kunnen wetenschappers de aanvankelijke hoeveelheid van een radioactief element berekenen, en dus hoe lang het duurt voordat de elementen zijn vervallen, waardoor ze de leeftijd van de rots kunnen bepalen.
De oudste tot nu toe gevonden rotsen op aarde zijn de Acasta Gneiss in het noordwesten van Canada nabij het Great Slave Lake, die 4,03 miljard jaar oud zijn. Maar rotsen die ouder zijn dan 3,5 miljard jaar zijn te vinden op alle continenten. Groenland heeft de Isua supracrustal-rotsen (3,7 tot 3,8 miljard jaar oud), terwijl rotsen in Swaziland 3,4 miljard tot 3,5 miljard jaar oud zijn. Monsters in West-Australië lopen 3,4 miljard tot 3,6 miljard jaar oud.
Onderzoeksgroepen in Australië vonden de oudste minerale korrels op aarde. Deze kleine zirkoniumsilicaatkristallen hebben een leeftijd van 4,3 miljard jaar en zijn daarmee de oudste materialen die tot nu toe op aarde zijn gevonden. Hun bronstenen zijn nog niet gevonden.
De rotsen en zirkonen stellen op de leeftijd van de aarde een ondergrens van 4,3 miljard jaar, omdat de planeet zelf ouder moet zijn dan alles wat op haar oppervlak ligt.
Over het ontstaan van het leven wordt nog gediscussieerd, vooral omdat sommige vroege fossielen kunnen verschijnen als natuurlijke gesteentevormen. Enkele van de vroegste levensvormen zijn gevonden in West-Australië, zoals aangekondigd in een onderzoek uit 2018; de onderzoekers vonden kleine filamenten in 3,4 miljard jaar oude rotsen die fossielen zouden kunnen zijn. Andere studies suggereren dat het leven zelfs eerder is ontstaan. Hematietbuizen in vulkanisch gesteente in Quebec hadden tussen 3,77 en 4,29 miljard jaar geleden microben kunnen bevatten. Onderzoekers die naar rotsen in het zuidwesten van Groenland keken, zagen ook kegelachtige structuren die ongeveer 3,7 miljard jaar geleden microbiële kolonies hadden kunnen omringen.
Ontmoet de buren
In een poging om het tijdperk van de aarde verder te verfijnen, begonnen wetenschappers naar buiten te kijken. Het materiaal dat het zonnestelsel vormde, was een wolk van stof en gas die de jonge zon omringde. Gravitatie-interacties brachten dit materiaal ongeveer tegelijkertijd samen in de planeten en manen. Door andere lichamen in het zonnestelsel te bestuderen, kunnen wetenschappers meer te weten komen over de vroege geschiedenis van de planeet.
Het dichtst bij de aarde gelegen lichaam, de maan, ervaart niet de opduikprocessen die plaatsvinden in het hele landschap van de aarde. Als zodanig zitten rotsen uit de vroege maangeschiedenis nog steeds op het oppervlak van de maan. Monsters die zijn teruggekeerd van de Apollo- en Luna-missies onthulden leeftijden tussen 4,4 miljard en 4,5 miljard jaar, wat bijdroeg aan het beperken van de leeftijd van de aarde. Hoe de maan is gevormd, is een kwestie van discussie; terwijl de dominante theorie suggereert dat een object van Mars-formaat op de aarde is neergestort en de fragmenten uiteindelijk in de maan zijn samengesmolten, suggereren andere theorieën dat de maan vóór de aarde is gevormd. [Zie ook: Hoe is de aarde gevormd?]
Naast de grote lichamen van het zonnestelsel, hebben wetenschappers kleinere rotsachtige bezoekers bestudeerd die op de aarde zijn gevallen. Meteorieten komen uit verschillende bronnen voort. Sommige worden na gewelddadige botsingen van andere planeten afgeworpen, terwijl andere overgebleven brokken zijn van het vroege zonnestelsel die nooit groot genoeg zijn geworden om een samenhangend lichaam te vormen.
Hoewel er opzettelijk geen rotsen zijn teruggebracht van Mars, bestaan er monsters in de vorm van meteorieten die lang geleden op aarde zijn gevallen, waardoor wetenschappers schattingen konden maken over de ouderdom van rotsen op de Rode Planeet. Sommige van deze monsters zijn gedateerd op 4,5 miljard jaar oud en ondersteunen andere berekeningen van de datum van vroege planetaire vorming.
Van meer dan 70 meteorieten die op aarde zijn gevallen, is de leeftijd berekend door radiometrische datering. De oudste hiervan zijn tussen 4,4 miljard en 4,5 miljard jaar oud.
Vijftigduizend jaar geleden slingerde een rots de ruimte uit om Meteor Crater in Arizona te vormen. Scherven van die asteroïde zijn verzameld uit de kraterrand en vernoemd naar de nabijgelegen Canyon Diablo. De Canyon Diablo-meteoriet is belangrijk omdat het een klasse meteorieten vertegenwoordigt met componenten die een nauwkeurigere datering mogelijk maken.
In 1953 mat Clair Cameron Patterson, een bekende geochemicus aan het California Institute of Technology, de verhoudingen van loodisotopen in monsters van de meteoriet die de aardse leeftijd strak onder druk zetten. Monsters van de meteoriet laten een spreiding zien van 4,53 miljard tot 4,58 miljard jaar. Wetenschappers interpreteren dit bereik als de tijd die nodig was om het zonnestelsel te laten evolueren, een geleidelijke gebeurtenis die gedurende ongeveer 50 miljoen jaar plaatsvond.
Door niet alleen de rotsen op aarde te gebruiken, maar ook informatie die is verzameld over het systeem eromheen, hebben wetenschappers de leeftijd van de aarde op ongeveer 4,54 miljard jaar kunnen schatten. Ter vergelijking: het Melkwegstelsel dat het zonnestelsel bevat, is ongeveer 13,2 miljard jaar oud, terwijl het heelal zelf gedateerd is tot 13,8 miljard jaar.
Verder lezen:
- Ontdek waar de oudste rotsen in de Verenigde Staten zich bevinden.
- Kom meer te weten over de oudste rotsen en mineralen ter wereld, van het American Natural History Museum.
- Lees meer over het bepalen van de leeftijd van de aarde in de U.S.Geological Survey.
Dit artikel is bijgewerkt op 7 februari 2019 door Elizabeth Howell, medewerker van Space.com.
