En "blå marmor" -bild av jorden tagen från VIIRS-instrumentet ombord på NASAs jordobservatörssatellit - Suomi NPP - den 4 januari 2012.
(Bild: © NASA / NOAA / GSFC / Suomi NPP / VIIRS / Norman Kuring)
Planet Earth har inte ett födelsecertifikat för att registrera dess bildning, vilket innebär att forskare tillbringade hundratals år att kämpa för att bestämma planetens ålder. Så, hur gammal är jorden?
Genom att datera klipporna i jordens ständigt föränderliga skorpa såväl som klipporna i jordens grannar, till exempel månen och besökande meteoriter, har forskare beräknat att jorden är 4,54 miljarder år gammal, med ett felintervall på 50 miljoner år.
Hur gamla är dina stenar?
Forskare har gjort flera försök att datera planeten under de senaste 400 åren. De har försökt förutsäga åldern baserat på förändrade havsnivåer, tiden det tog för Jorden eller solen att svalna till dagens temperaturer och havets salthalt. När dejtingsteknologin utvecklades visade sig dessa metoder vara opålitliga; till exempel visades stigningen och fallet av havet vara en ständigt föränderlig process snarare än en gradvis avtagande.
Och i en annan ansträngning för att beräkna planetens ålder vände sig forskarna till klipporna som täcker ytan. Men eftersom plattaktonik ständigt förändrar och återupplöser jordskorpan, har de första stenarna för länge sedan återvunnits, smälts ner och reformerats till nya områden.
Forskare måste också kämpa mot en fråga som kallas Great Unconformity, och det är där sedimentära bergskikt verkar saknas (vid Grand Canyon, till exempel finns det 1,2 miljarder år med berg som inte kan hittas). Det finns flera förklaringar till denna bristande överensstämmelse; i början av 2019 föreslog en studie att en global istid ledde till att glaciärer slipade in i berget, vilket fick den att sönderdelas. Plattaktonik kastade sedan det krossade berget tillbaka in i jordens inre, tog bort det gamla beviset och förvandlade det till ny berg.
I början av 1900-talet förädlade forskare processen för radiometrisk datering. Tidigare forskning visade att isotoper av vissa radioaktiva element förfaller till andra element med en förutsägbar hastighet. Genom att undersöka de befintliga elementen kan forskare beräkna den ursprungliga mängden av ett radioaktivt element, och därmed hur lång tid det tog för elementen att ruttna, vilket tillåter dem att bestämma bergets ålder.
De äldsta stenarna på jorden hittades hittills är Acasta Gneiss i nordvästra Kanada nära Great Slave Lake, som är 4,03 miljarder år gammal. Men stenar som är äldre än 3,5 miljarder år finns på alla kontinenter. Grönland kan skryta med Isua supracrustal bergarter (3,7 till 3,8 miljarder år gamla), medan klipporna i Swaziland är 3,4 till 3,5 miljarder år. Prover i Västra Australien är 3,4 till 3,6 miljarder år gamla.
Forskningsgrupper i Australien hittade de äldsta mineralkornen på jorden. Dessa små zirkoniumsilikatkristaller har åldrar som når 4,3 miljarder år, vilket gör dem till de äldsta material som hittills hittats på jorden. Deras källstenar har ännu inte hittats.
Klipporna och zirkonerna sätter en lägre gräns för jordens ålder på 4,3 miljarder år, eftersom planeten själv måste vara äldre än allt som ligger på dess yta.
När livet uppstod är fortfarande under debatt, särskilt för att vissa tidiga fossiler kan framstå som naturliga bergarter. Några av de tidigaste livsformerna har hittats i Västra Australien, som meddelades i en studie 2018; forskarna fann små filament i 3,4 miljarder år gamla stenar som kan vara fossil. Andra studier tyder på att livet härstammade ännu tidigare. Hematitrör i vulkaniskt berg i Quebec kunde ha inkluderat mikrober mellan 3,77 och 4,29 miljarder år sedan. Forskare som tittade på stenar i sydvästra Grönland såg också konliknande strukturer som kunde ha omringat mikrobiella kolonier för cirka 3,7 miljarder år sedan.
Möt grannarna
I ett försök att ytterligare förfina jordens ålder började forskare att se utåt. Materialet som bildade solsystemet var ett moln av damm och gas som omgav den unga solen. Gravitationsinteraktioner sammanförde detta material i planeterna och månarna ungefär samtidigt. Genom att studera andra kroppar i solsystemet kan forskare ta reda på mer om planetens tidiga historia.
Månens närmaste kropp, månen, upplever inte processerna som återgår till ytan över jordens landskap. Som sådan sitter stenar från tidig månhistoria fortfarande på månens yta. Prover som returnerades från uppdragen Apollo och Luna avslöjade åldrar mellan 4,4 och 4,5 miljarder år, vilket hjälpte till att begränsa jordens ålder. Hur månen bildas är en fråga om debatt; medan den dominerande teorin antyder att ett objekt av Mars-storlek kraschade ned i jorden och fragmenten sammanfaller så småningom i månen, tyder andra teorier på att månen bildades före jorden. [Relaterat: Hur bildades jorden?]
Förutom de stora kropparna i solsystemet har forskare studerat mindre steniga besökare som har fallit till jorden. Meteoriter springer från olika källor. Vissa kastas bort från andra planeter efter våldsamma kollisioner, medan andra är kvar bitar från det tidiga solsystemet som aldrig blev tillräckligt stort för att bilda en sammanhängande kropp.
Även om inga stenar medvetet har återlämnats från Mars finns exemplar i form av meteoriter som föll till jorden för länge sedan, vilket gör det möjligt för forskare att göra ungefärliga uppskattningar om klippornas ålder på Röda planeten. Vissa av dessa prover har daterats till 4,5 miljarder år gamla, vilket stödjer andra beräkningar av datumet för tidigt planetbildning.
Mer än 70 meteoriter som fallit till jorden har beräknat sina åldrar med radiometrisk datering. De äldsta av dessa är mellan 4,4 och 4,5 miljarder år gamla.
För femtiotusen år sedan slängde en sten ner från rymden för att bilda Meteor Crater i Arizona. Skärmar av den asteroiden har samlats in från kraterkanten och har fått namnet på den närliggande Canyon Diablo. Canyon Diablo-meteoriten är viktig eftersom den representerar en klass av meteoriter med komponenter som möjliggör en mer exakt datering.
År 1953 mätte Clair Cameron Patterson, en känd geokemist vid California Institute of Technology, förhållanden av blyisotoper i prover av meteoriten som satte hårda begränsningar för jordens ålder. Prover av meteoriten visar en spridning från 4,53 miljarder till 4,58 miljarder år. Forskare tolkar detta intervall som den tid det tog för solsystemet att utvecklas, en gradvis händelse som ägde rum under cirka 50 miljoner år.
Genom att använda inte bara klipporna på jorden utan också information som samlats in om systemet som omger det har forskare kunnat placera jordens ålder på cirka 4,54 miljarder år. Som jämförelse är Vintergalaxen som innehåller solsystemet ungefär 13,2 miljarder år gammal, medan universum själv har daterat till 13,8 miljarder år.
Vidare läsning:
- Ta reda på var de äldsta klipporna i USA finns.
- Läs mer om världens äldsta stenar och mineraler från American Natural History Museum.
- Läs mer om hur du bestämmer jordens ålder från U.S. Geological Survey.
Denna artikel uppdaterades den 7 februari 2019 av Space.com-bidragsgivaren Elizabeth Howell.
