Stáří Země

19. století

V poslední čtvrtině 19. století se vedla dlouhá debata o stáří Země. Charles Lyell ve své knize Principles of Geology (1830-33) ukázal, že Země se měnila pomalu a že to, co vidíme, je výsledkem postupných změn. Tento uniformitarismus jasně znamenal, že Země je stará, i když se Lyell nesnažil zjistit, jak stará.

Tomu věřil i jeho mladší přítel Charles Darwin. Darwin viděl, že pokud by evoluce proběhla, vyžadovala by dlouhou dobu. Mezi ranými zkamenělinami v kambrických vrstvách a současným povrchem země se navíc nachází obrovské množství sedimentárních hornin. Darwin a Lyell se shodli na tom, že k usazení takového množství hornin by bylo zapotřebí velmi dlouhé doby.

V prvním vydání knihy O původu druhů (1859) Darwin odhadl, že eroze Sussexského pohoří Weald musela trvat 300 milionů let.^p314 On i Lyell byli překvapeni, když fyzik William Thomson (lord Kelvin) prohlásil, že Země nemůže být tak stará, jak se domnívali. Výpočet provedl na základě toho, jak dlouho muselo trvat, než se Země ochladila na současnou teplotu při výchozí teplotě 2 000^o °C. Kelvinův výsledek byl založen na myšlence, že geotermální gradient v blízkosti povrchu odráží vodivé ochlazování pevného zemského tělesa.

Tento výpočet provedl několikrát, přičemž vycházel z různých předpokladů. V roce 1862 se jeho odhad pohyboval mezi 20 a 400 miliony let, ale v roce 1866 snížil nejvyšší odhad na 100 milionů let a napadl Darwina a Lylea, že si jeho výpočtu nevšimli. Víme, že Darwin byl znepokojen a obával se, že to nebude dostatečně dlouhá doba, aby umožnila evoluci. Thomas Henry Huxley poznamenal, že Kelvinovy výpočty jsou dobré, ale jeho předpoklady jsou chybné. V roce 1897 Kelvin provedl výpočet naposledy a došel k hodnotě 20 až 40 milionů let. To by ovšem rozhodně nebyla dostatečně dlouhá doba na to, aby mohla proběhnout evoluce. Oliver Heaviside také nesouhlasil a navrhl alternativní geotermální model. Nakonec se ukázalo, že se Kelvin i Heaviside mýlili.

Viskózní plášť

Hned na konci 19. století si někdo uvědomil, že pokud je plášť vysoce viskózní (lepkavá) tekutina, bude to pro výpočty velký rozdíl. V roce 1895 John Perry, bývalý Kelvinův asistent, vytvořil odhad stáří Země na 2 až 3 miliardy let pomocí modelu konvektivního pláště a tenké kůry.

V Kelvinově modelu je teplo na zemském povrchu odvozeno z ochlazování mělké vnější kůry za předpokladu pevné Země. Pokud by však byla vodivost uvnitř Země mnohem vyšší než na povrchu, pak by se ochlazovalo i zemské jádro a spodní plášť. Tím by se na povrchu vytvořila obrovská zásoba energie. V takovém případě by byl Kelvinův odhad stáří Země mnohonásobně nižší.

Perryho hlavním důvodem bylo, že konvekce v tekutém nebo částečně tekutém nitru Země přenáší teplo mnohem účinněji než vedení:

"... velká vnitřní tekutost by pro náš účel prakticky znamenala nekonečnou vodivost".

Kelvin se držel svého odhadu 100 milionů let a později tento odhad snížil na přibližně 20 milionů let.

Nyní víme, že existence viskózní tekutiny pod tenkou kůrou je mnohem důležitějším faktorem než objev radioaktivity, ^[]který byl po mnoho let učebnicovým vysvětlením. Znovuobjevení a přehodnocení Perryho práce je poměrně čerstvé.

20. století

V roce 1896 objevil Henri Becquerel radioaktivitu. V roce 1903 se spolu s Pierrem a Marií Curieovými podělil o Nobelovu cenu za fyziku "za mimořádné zásluhy, které prokázal svým objevem spontánní radioaktivity".

Nakonec se zjistilo, že radioaktivita je hlavním zdrojem tepla uvnitř Země.^p206 V roce 1921 byl proveden první moderní odhad pomocí radiometrického datování. Bylo založeno na datování uran-olovo: rychlost rozpadu uranu na olovo v zemské kůře, jehož autorem byl Henry Norris Russell. Došel k odhadu 2 až 8 miliard let. ^{str. 27, tabulka 3.1} V roce 1949 odhadl H. E. Suess 4 až 5 miliard let na základě celé řady radioaktivních izotopů. To se blíží dnešnímu odhadu, který byl dále zpřesněn na přibližně 4 560 milionů let.

Výpočet využívá konvekci ve viskózní tekutině i radioaktivitu, takže kombinuje Perryho myšlenku s účinkem radioaktivity, přestože Perryho příspěvek byl zapomenut. Pozdější poznatky o deskové tektonice zcela jistě prokázaly, že spodní plášť je viskózní tekutina.

Sluneční soustava

Odhaduje se, že vznik a vývoj Sluneční soustavy začal před 4,568 miliardami let gravitačním zhroucením malé části obřího molekulárního mračna. V podstatě se celá soustava vyvinula ve stejném časovém období.

Náboženské názory

Použití vědecké metody předpokládá uniformní metody výpočtu stáří Země. Hinduistické náboženství se nejvíce blíží současnému vědeckému odhadu. Někteří křesťané a židé věří, že vyprávění o stvoření v knize Genesis je doslovně pravdivé, což by znamenalo, že Země byla stvořena před 5000 až 10 000 lety, a metody používané k výpočtu stáří nebyly v průběhu historie Země jednotné. V dnešní době si však většina lidí myslí, že na takové otázky nejlépe odpovídají vědecké metody.

Související stránky

• Geochronologie
• Historie geologické časové stupnice
• Časová osa přírody