Khám Phá Phương Pháp Để Biết Độ Tuổi Của Trái Đất

Để xác định tuổi của Trái Đất, các nhà khoa học sử dụng phương pháp phân tích đồng vị phóng xạ từ nhiều loại đá và thiên thạch.

Trái Đất ước tính có độ tuổi khoảng 4,54 tỷ năm. Trong suốt thời gian dài này, hành tinh đã trải qua nhiều thay đổi từ sự hình thành các lục địa, sự phát triển của băng giá, cho đến sự tiến hoá của các sinh vật. Vậy các nhà nghiên cứu đã làm thế nào để biết được con số ấn tượng này?

“Khi nhìn vào một viên đá, điều đó không chỉ dừng lại ở việc nó là một tảng đá. Viên đá đó chứa đựng một câu chuyện mà bạn cần giải mã”, chuyên gia địa chất Becky Flowers từ Đại học Colorado Boulder chia sẻ.

Các nghiên cứu về tuổi Trái Đất đã được phát triển qua nhiều thế kỷ. Vào năm 1862, Lord Kelvin cố gắng tính toán thời gian để Trái Đất nguội đi từ trạng thái nóng chảy ban đầu và đưa ra kết luận rằng hành tinh của chúng ta chỉ có thể hình thành cách đây từ 20 đến 400 triệu năm, theo Earth Sky.

Kể từ đó, các nhà khoa học đã nghiên cứu các lớp đất đá trong thạch quyển, như các mẫu cắt địa chất từ một ngọn núi, mặc dù phương pháp này còn nhiều hạn chế về độ chính xác. Đến đầu thế kỷ 20, nhiều người vẫn chưa thể xác định chắc chắn tuổi của Trái Đất, nhưng có một điều rõ ràng là tuổi của nó phải dài hơn hàng triệu năm.

Độ tuổi của Trái đất ước tính khoảng 4,5-4,6 tỷ năm. (Ảnh: NASA).

Phương pháp sử dụng đồng vị phóng xạ đã xuất hiện từ giữa thế kỷ 20. Một số nguyên tố nặng, như uranium, phân rã thành các nguyên tố nhẹ hơn như chì, cho phép các nhà khoa học có thể phân tích mẫu đất để tính toán hàm lượng của các nguyên tố này. Qua đó, họ sử dụng các giá trị này và chu kỳ bán rã để tính toán độ tuổi của đá.

Trong thế kỷ 20, khoảng hàng chục nghìn phép đo độ tuổi bằng đồng vị phóng xạ đã được thực hiện, và từ đó các nhà nghiên cứu đồng thuận rằng Trái Đất hình thành từ khoảng 3,8 tỷ năm trước.

Các nhà khoa học còn tiếp tục cải tiến kỹ thuật tính toán bằng cách đo đồng vị phóng xạ của các loại đá cổ nhất trên Trái Đất. Họ cũng phân tích các thiên thạch từ các vụ va chạm với Trái Đất, cho rằng chúng có tuổi gần bằng với hành tinh của chúng ta.

Nhờ những nghiên cứu này, các địa chất học đã tìm thấy những khoáng chất có niên đại lên tới 4,4 tỷ năm, cho thấy hành tinh của chúng ta chắc chắn đã tồn tại ít nhất từ lâu. Tuy nhiên, điều gì khiến các nhà nghiên cứu cho rằng tuổi của Trái Đất phải vượt quá 4,5 tỷ năm, kéo dài thêm hàng triệu năm?

Hình ảnh minh họa quá trình hình thành Trái Đất trong hệ Mặt Trời. (Video: BBC).

Trái Đất đã trải qua nhiều biến đổi trong hàng tỷ năm, đặc biệt là trong các quá trình kiến tạo mảng, dẫn đến sự chuyển động của lớp vỏ. Một số vùng đất mới được hình thành từ magma, trong khi những vùng đất cũ lại bị kéo xuống lòng đất. Kết quả là, rất khó để tìm thấy những tảng đá từ thời kỳ đầu của hành tinh.

Mặc dù vậy, các nhà nghiên cứu vẫn có thể áp dụng phương pháp đồng vị carbon để xác định tuổi của đá từ những nơi khác trong Hệ Mặt Trời. Các thiên thạch được tìm thấy đã mang theo vật chất từ hơn 4,56 tỷ năm tuổi, trong khi đá từ Mặt Trăng và sao Hỏa cũng có niên đại khoảng 4,5 tỷ năm.

Các thời gian đó gần với mốc thời gian mà các chuyên gia cho rằng Hệ Mặt Trời bắt đầu hình thành từ đám mây bụi xung quanh Mặt Trời sơ sinh. Dựa trên các niên đại tương đối này, các nhà khoa học có thể xây dựng một dòng thời gian chi tiết về sự phát triển của Trái Đất, Mặt Trăng, sao Hỏa và các thiên thể xung quanh khác.

Quá trình chuyển từ đám mây bụi nguyên thủy thành hành tinh Trái Đất không diễn ra ngay lập tức mà mất hàng triệu năm, theo Rebecca Fischer, một nhà khoa học về Trái Đất và hành tinh tại Đại học Harvard. Sự thật này cho thấy hiểu biết của con người về tuổi Trái Đất không phải là một con số cụ thể mà là một khoảng thời gian dài khi hành tinh bắt đầu hình thành.