Khám Phá Những Phương Pháp Xác Định Tuổi Địa Cầu

Để xác định tuổi của Trái Đất, các nhà khoa học đã sử dụng những phương pháp đặc biệt, chủ yếu là phân tích đồng vị phóng xạ trong các loại đá và thiên thạch.

Trái Đất được ước tính khoảng 4,54 tỷ năm tuổi, ghi nhận quá trình biến đổi của hành tinh qua hàng triệu năm, với sự hình thành và biến mất của các lục địa, sự tái diễn của các chỏm băng cùng với sự tiến hóa của sự sống từ những sinh vật đơn bào đến những loài khổng lồ như cá voi xanh. Vậy, làm thế nào mà các nhà khoa học xác định được con số tuổi này?

“Những tảng đá không chỉ đơn thuần là đá. Mỗi tảng đá như vậy chứa đựng một câu chuyện riêng và chúng ta cần khám phá điều đó,” chia sẻ của Becky Flowers, một nhà địa chất tại Đại học Colorado Boulder.

Nhiều nhà khoa học nổi tiếng đã đặt ra những câu hỏi về tuổi đời của Trái Đất trong suốt lịch sử. Đáng chú ý, vào năm 1862, Lord Kelvin đã ước lượng độ tuổi của hành tinh dựa trên thời gian nguội đi của nó từ trạng thái nóng chảy và cho rằng Trái Đất chỉ mới hình thành từ 20 đến 400 triệu năm trước, theo thông tin từ Earth Sky.

Trước đó, giới khoa học đã cố gắng xác định tuổi của Trái Đất nhờ việc nghiên cứu các lớp đất đá trong thạch quyển. Tuy nhiên, phương pháp này không cho kết quả chính xác, nên vào đầu thế kỷ 20, câu trả lời vẫn chưa được xác định rõ ràng. Các nhà nghiên cứu lúc này tin rằng tuổi của Trái Đất phải là hàng tỷ năm chứ không chỉ là hàng triệu năm.

Hình ảnh minh họa về độ tuổi Trái Đất, ước tính vào khoảng 4,5-4,6 tỷ năm. (Ảnh: NASA).

Phương pháp xác định tuổi bằng đồng vị phóng xạ đã được phát triển vào cuối những năm 1940 và 1950. Một số nguyên tố hóa học nặng, như uranium, có thể phân rã thành những nguyên tố nhẹ hơn như chì. Qua đó, các nhà khoa học có thể tiến hành phân tích lượng uranium và chì có trong đá, đưa vào phương trình toán học kèm theo chu kỳ bán rã để xác định tuổi đá.

Trong suốt thế kỷ 20, hàng chục nghìn phép đo độ tuổi bằng đồng vị phóng xạ đã được thực hiện, cho thấy Trái Đất đã hình thành từ khoảng 3,8 tỷ năm trước.

Tiến xa hơn, các nhà khoa học đã bắt đầu áp dụng phương pháp tính toán tuổi bằng đồng vị phóng xạ cho những loại đá cổ nhất trên Trái Đất, và đã tìm kiếm các thiên thạch rơi xuống để đo tuổi của chúng. Những thiên thạch này được cho là có độ tuổi tương tự như của Trái Đất vì chúng xuất hiện từ thời kỳ đầu của hệ Mặt Trời.

Các nhà địa chất đã phát hiện rằng những khoáng chất trên Trái Đất có niên đại khoảng 4,4 tỷ năm, điều này cho thấy hành tinh xanh đã tồn tại ít nhất đến thời điểm đó. Tuy nhiên, tại sao lại ước tính rằng Trái Đất đã hơn 4,5 tỷ năm tuổi, nhiều hơn 100 triệu năm so với những phát hiện cổ xưa?

Quá trình hình thành Trái Đất trong hệ Mặt Trời. (Video: BBC).

Trong suốt hàng tỷ năm qua, Trái Đất đã trải qua nhiều biến đổi quan trọng, đặc biệt là quá trình kiến tạo mảng khiến lớp vỏ Trái Đất thay đổi liên tục, dẫn đến sự hình thành và xóa bỏ những vùng đất. Điều này khiến khoa học gặp khó khăn trong việc tìm kiếm những tảng đá từ thời kỳ đầu của hành tinh, chúng đã bị xói mòn hoặc hòa tan từ lâu.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn có thể áp dụng phương pháp định tuổi bằng đồng vị carbon để tìm ra niên đại của đá từ những hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời. Một số thiên thạch có chứa vật chất với niên đại hơn 4,56 tỷ năm, trong khi đá từ Mặt Trăng và sao Hỏa cũng có niên đại xấp xỉ 4,5 tỷ năm.

Những mốc niên đại này khá gần với thời gian mà các chuyên gia cho rằng Hệ Mặt Trời bắt đầu hình thành từ đám mây bụi bao quanh Mặt Trời sơ sinh. Dựa vào niên đại của những vật thể này, các nhà khoa học đã tạo ra một dòng thời gian về quá trình hình thành Trái Đất, Mặt Trăng, Mars và các thiên thể gần kề khác.

Chuyển biến từ đám mây bụi nguyên thủy thành hành tinh Trái Đất không diễn ra đột ngột mà kéo dài hàng triệu năm, theo nhận định của Rebecca Fischer, một nhà khoa học Trái Đất và hành tinh tại Đại học Harvard. Điều này có nghĩa rằng những hiểu biết của con người về tuổi Trái Đất không chỉ là một con số cố định mà là một khoảng thời gian khi hành tinh xanh bắt đầu hình thành.