Età della Terra

XIX secolo

Nell'ultimo quarto del XIX secolo ci fu un lungo dibattito sull'età della Terra. Nei Principi di Geologia di Charles Lyell (1830-33), egli dimostrò che la Terra era cambiata lentamente, e che ciò che vediamo è il risultato di cambiamenti graduali. Questo uniformitarismo significava chiaramente che la Terra era antica, anche se Lyell non cercò di capire quanto fosse vecchia.

Anche il suo amico più giovane Charles Darwin credeva in questo. Darwin vide che se l'evoluzione fosse avvenuta, avrebbe richiesto molto tempo. Inoltre, un'enorme quantità di roccia sedimentaria si trova tra i primi fossili negli strati cambriani e l'attuale superficie terrestre. Darwin e Lyell erano d'accordo sul fatto che ci sarebbe voluto molto tempo perché si depositasse tanta roccia.

Nella prima edizione di On the origin of species (1859), Darwin aveva stimato che l'erosione del Sussex Weald doveva aver richiesto 300 milioni di anni. ^p314 Sia lui che Lyell furono sorpresi quando il fisico William Thomson (Lord Kelvin) disse che la Terra non poteva essere così vecchia come pensavano. Egli fece il calcolo basandosi su quanto tempo deve aver impiegato la Terra per raffreddarsi fino alla sua temperatura attuale, dato un punto di partenza di 2.000oC. Il risultato di Kelvin si basava sull'idea che il gradiente geotermico vicino alla superficie rifletta il raffreddamento conduttivo della Terra solida.

Fece questo calcolo un certo numero di volte, facendo varie ipotesi. Nel 1862 la sua stima era tra 20 e 400 milioni di anni; ma nel 1866 ridusse la stima massima a 100 milioni di anni, e attaccò Darwin e Lyle per non aver preso nota del suo calcolo. Sappiamo che Darwin era ansioso e preoccupato che questo non sarebbe stato abbastanza lungo per consentire l'evoluzione. Thomas Henry Huxley osservò che i calcoli di Kelvin erano buoni, ma le sue ipotesi erano sbagliate. Nel 1897 Kelvin fece il calcolo un'ultima volta e arrivò a 20-40 milioni di anni. Questo, ovviamente, non sarebbe stato sicuramente abbastanza lungo da permettere l'evoluzione. Anche Oliver Heaviside non era d'accordo, e propose un modello geotermico alternativo. Sia Kelvin che Heaviside alla fine dimostrarono di avere torto.

Mantello viscoso

Proprio alla fine del XIX secolo, qualcuno si rese conto che se il mantello fosse stato un fluido altamente viscoso (appiccicoso), questo avrebbe fatto una grande differenza nei calcoli. Nel 1895, John Perry, un ex assistente di Kelvin, produsse una stima dell'età della Terra di 2 o 3 miliardi di anni usando un modello di mantello convettivo e crosta sottile.

Nel modello di Kelvin, il calore sulla superficie terrestre deriva dal raffreddamento di una crosta esterna poco profonda, assumendo una Terra solida. Ma se la conduttività all'interno della Terra fosse molto più alta che in superficie, allora anche il nucleo e il mantello inferiore della Terra si raffredderebbero. Questo fornirebbe un'enorme riserva di energia alla superficie. In questo caso, la stima di Kelvin dell'età della Terra sarebbe troppo bassa di molte volte.

La ragione principale di Perry era che la convezione nel fluido, o parzialmente fluido, interno della Terra avrebbe trasferito il calore molto più efficacemente della conduzione:

"... molta fluidità interna significherebbe praticamente una conduttività infinita per il nostro scopo".

Kelvin rimase fedele alla sua stima di 100 milioni di anni, e più tardi ridusse la stima a circa 20 milioni di anni.

Ora sappiamo che l'esistenza di un fluido viscoso sotto una crosta sottile è un fattore molto più importante della scoperta della radioattività,^[] che è stata la spiegazione da manuale per molti anni. La riscoperta e il riesame del lavoro di Perry è abbastanza recente.

20° secolo

Nel 1896 Henri Becquerel scoprì la radioattività. Nel 1903, condivise il premio Nobel per la fisica con Pierre e Marie Curie "in riconoscimento dei servizi straordinari che ha reso con la sua scoperta della radioattività spontanea".

Alla fine ci si rese conto che la radioattività era una delle principali fonti di calore all'interno della Terra. ^p206 Nel 1921 arrivò la prima stima moderna, utilizzando la datazione radiometrica. Era basata sulla datazione uranio-piombo: il tasso di decadimento dell'uranio in piombo nella crosta terrestre, di Henry Norris Russell. Arrivò a 2-8 miliardi di anni. ^{p27, tabella 3.1} Nel 1949, H.E. Suess stimò da 4 a 5 miliardi di anni, basandosi su tutta una serie di isotopi radioattivi. Questo è vicino al tempo che stimiamo oggi, che è stato ulteriormente raffinato a circa 4.560 milioni di anni.

Il calcolo fa uso della convezione in un fluido viscoso e della radioattività, quindi combina l'idea di Perry con l'effetto della radioattività, anche se il contributo di Perry era stato dimenticato. La conoscenza successiva della tettonica a placche ha reso abbastanza certo che il mantello inferiore fosse un fluido viscoso.

Sistema solare

Si stima che la formazione e l'evoluzione del sistema solare siano iniziate 4,568 miliardi di anni fa con il collasso gravitazionale di una piccola parte di una nube molecolare gigante. Fondamentalmente, l'intero sistema si è sviluppato nello stesso periodo di tempo.

Visioni religiose

L'uso del metodo scientifico presuppone metodi uniformitari per calcolare l'età della Terra. La religione indù si avvicina di più alla stima scientifica attuale. Alcuni cristiani ed ebrei credono che il racconto della creazione della Genesi sia letteralmente vero, il che significherebbe che la Terra è stata creata tra 5000 e 10.000 anni fa, e i metodi usati per calcolare l'età non sono stati coerenti nel corso della storia della Terra. Tuttavia, al giorno d'oggi la maggior parte delle persone pensa che a queste domande si risponda meglio con metodi scientifici.

Pagine correlate

• Geocronologia
• Storia della scala temporale geologica
• Cronologia della natura