كم عمر الأرض؟ وكيف عرف العلماء ذلك؟

نحو 4.54 مليار سنة

عمر الأرض نحو 4.54 مليار سنة، أي أربعة آلاف وخمسمئة وأربعين مليون سنة تقريباً، وتقول هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) إن الخطأ في هذا الرقم أقل من 1%، أي بضع عشرات من ملايين السنين فقط.

لكي تتخيل هذا الزمن، اجعل عمر الأرض كله يوماً واحداً من 24 ساعة، يبدأ عند منتصف الليل. عندها تتكون أقدم بلورة نعرفها على الأرض بعد منتصف الليل بنحو 45 دقيقة، وتمر كل ساعة من ذلك اليوم بنحو 190 مليون سنة.

الساعة المخبأة في الصخور

كيف نقيس عمر شيء لم يشهد أحد ولادته؟ الجواب في العناصر المشعة، فبعض الذرات غير مستقرة، فتتحول مع الزمن من تلقاء نفسها إلى ذرات عنصر آخر. يسمي العلماء الذرة الأصلية «الأم»، والذرة الناتجة «البنت».

هذا التحول يجري بسرعة ثابتة يعرفها العلماء بدقة، ويقيسونها بما يسمى عمر النصف: وهو الزمن الذي يتحول فيه نصف الذرات الأم إلى ذرات بنت. فإذا قست في صخرة ما كم بقي فيها من الذرات الأم وكم تكوّن من الذرات البنت، عرفت كم مضى من الزمن منذ تكونت، وهذا هو التأريخ الإشعاعي.

لكل عنصر مشع سرعته، فيصلح كل منهما لأعمار مختلفة:

العنصر الأم	يتحول إلى	عمر النصف	يصلح لـ
اليورانيوم 238	الرصاص 206	4.5 مليار سنة	أقدم الصخور والنيازك
اليورانيوم 235	الرصاص 207	704 ملايين سنة	أقدم الصخور والنيازك
البوتاسيوم 40	الأرغون 40	1.25 مليار سنة	من آلاف السنين إلى أقدم الصخور
الكربون 14	النيتروجين 14	5,730 سنة	آخر 50 ألف سنة فقط

لأن اليورانيوم يتحلل ببطء شديد، فهو الساعة المناسبة لقياس عمر الأرض. من مزايا اليورانيوم أن له نوعين يتحولان إلى نوعين مختلفين من الرصاص بسرعتين مختلفتين، فيقيس العلماء العمر بطريقتين، ويتأكدون أن النتيجتين متفقتان.

لماذا نلجأ إلى النيازك؟

المشكلة أن الأرض لم تحفظ صخورها الأولى، فسطحها يتجدد باستمرار: الصخور تذوب في باطنها، وتتآكل بالماء والريح، وتُدفن وتتحول، فلا يوجد على الأرض صخر واحد بقي على حاله منذ ولادتها.

لذلك لجأ العلماء إلى النيازك، وهي صخور سقطت من الفضاء، أغلبها بقايا من المرحلة التي تكونت فيها الكواكب، وقد بقيت هذه الصخور في الفضاء البارد دون أن تذوب أو تتغير. يفترض العلماء أن الأرض والنيازك تكونت في الزمن نفسه تقريباً من السحابة نفسها، كما في سؤال كيف تكونت المجموعة الشمسية؟. وقد أُرّخ أكثر من 70 نيزكاً، فجاءت أعمارها كلها بين 4.53 و4.58 مليار سنة.

أول من حسب عمر الأرض بهذه الطريقة بدقة هو العالم الأمريكي كلير باترسون (Clair Patterson). ففي سنة 1953 قاس نظائر الرصاص في نيزك حديدي سقط في أريزونا يسمى «كانيون ديابلو»، فوصل إلى عمر نحو 4.5 مليار سنة، ثم صُحّح لاحقاً إلى 4.55 مليار سنة، وما زال الرقم الحديث قريباً جداً من نتيجته.

تجد الفرق بين النيزك والشهاب والكويكب في سؤال ما الفرق بين الشهاب والنيزك والكويكب والمذنب؟.

أقدم ما وجدناه على الأرض

رغم أن صخور الأرض الأولى ضاعت، فقد بقيت منها حبيبات صغيرة جداً شديدة الصلابة، هي بلورات معدن الزركون، ويحبس الزركون حين يتبلور ذرات اليورانيوم، فيصير ساعة دقيقة.

في منطقة جاك هيلز (Jack Hills) في غرب أستراليا وجد العلماء بلورات زركون عمرها نحو 4.4 مليار سنة. وقد أكدت دراسة نشرتها جامعة ويسكونسن سنة 2014 هذا العمر بقياس ذرات الرصاص داخل البلورة واحدة واحدة، فهذه أقدم مادة معروفة تكونت على الأرض. معناها أن قشرة الأرض تكونت بعد نشأة المجموعة الشمسية بنحو 160 مليون سنة فقط، بل يرى الباحثون أنها تدل على وجود ماء على الأرض قبل 4.3 مليار سنة.

الجسم	العمر التقريبي
النيازك	بين 4.53 و4.58 مليار سنة
الأرض	4.54 مليار سنة
أقدم صخور القمر	بين 4.4 و4.5 مليار سنة
زركون جاك هيلز (أقدم مادة أرضية)	نحو 4.4 مليار سنة
صخور أكاستا في كندا (أقدم صخر كامل)	نحو 4.03 مليار سنة

الأدلة كلها تتفق

قوة هذا الرقم أنه لا يقوم على دليل واحد، فالنيازك، وصخور القمر التي أحضرها رواد أبولو، وأقدم بلورات الأرض، كلها تعطي أعماراً متقاربة، بطرق قياس مختلفة وفي مختبرات مختلفة. العالم الذي يتفق فيه كل هذا لا بد أن يكون عمره نحو 4.5 مليار سنة، وهو أيضاً قريب من عمر الشمس، نحو 4.6 مليار سنة، وأقل بكثير من عمر الكون، كما في سؤال كم عمر الكون؟ وما حجمه؟.

هل تستطيع أن تلمس هذا التاريخ؟

نعم، فقد تجد في بعض المتاحف والجامعات نيازك معروضة، وأغلب النيازك أقدم من أي صخر على وجه الأرض. إن وجدت حجراً غريباً وظننته نيزكاً، فاقرأ أولاً سؤال كيف أعرف أن الحجر الذي وجدته نيزك؟. في الليالي المظلمة، كل شهاب تراه حبة غبار من الفضاء، كثير منها قديم قدم المجموعة الشمسية نفسها.