Жердің жасы: ғылыми анықтамалар мен зерттеулер

Кіріспе

Жердің жасын ғылыми тұрғыдан анықтау

Жердің жасы 4,54 ± 0,05 миллиард жыл деп бағаланады (4,54 × 109 жыл ± 1%). Бұл жас Жердің қалыптасуының, ядроның қалыптасуының немесе Жер құрамына кіретін материалдың пайда болу уақытын көрсетеді. Бұл мәліметтер ең көне табылған жер беті материалдарының радиометриялық жасына сәйкес келеді.

20-ғасырдың басында радиометриялық жас анықтау әдісінің дамуымен, уранға бай минералдардағы қорғасынның мөлшері зерттелді және олардың кейбіреуі миллиардтан астам жыл екені анықталды. Бүгінгі күнге дейін талданған ең көне минералдар – Батыс Австралияның Джек-Хиллз аймағынан табылған кішкентай циркон кристалдары – кем дегенде 4,404 миллиард жыл бұрын пайда болған. Күн жүйесінде пайда болған метеориттердегі кальций-алюминийге бай инклюзиялар – ең көне белгілі қатты құрамдас бөліктер – 4,567 миллиард жылға тең, бұл Күн жүйесінің жасы үшін ең төменгі шекті көрсетеді. Жердің қалыптасуы кальций-алюминийге бай инклюзиялар мен метеориттердің пайда болуынан кейін көп ұзамай басталды деп болжанады. Бұл қалыптасу процесінің қанша уақытқа созғаны әлі белгісіз, және әртүрлі қалыптасу модельдерінің болжамдары бірнеше миллионнан шамамен 100 миллион жылға дейін ауытқиды, сондықтан Жер мен ең көне тау жыныстарының жасы арасындағы айырмашылықты анықтау қиын. Жер бетінде жатқан ең көне тау жыныстарының нақты жасын анықтау да қиын, себебі олар әртүрлі жастағы минералдардың жиынтығынан тұрады.

Қазіргі геологиялық тұжырымдамалардың дамуы

Стратификаттарды – тау жыныстары мен топырақтың қабатталуын – зерттеу табиғаттанушыларға Жер өмір сүрген кезеңінде көптеген өзгерістерге ұшыраған болуы мүмкін деген ой келтірді. Бұл қабаттарда көбінесе белгісіз жаратылыстардың қазындық қалдықтары кездеседі, бұл кейбір ғалымдарды организмдердің қабаттан қабатқа дамуын түсіндіруге итермеледі. 17 ғасырда Николас Стено бұл қазбалар мен стратификаттар арасындағы байланысты бірінші болып бағалаған табиғаттанушылардың бірі болды. 1790 жылдары Уильям Смит егер әртүрлі жерлердегі екі тау жынысы қабатында ұқсас қазбалар болса, онда бұл қабаттардың жасы бірдей болуы мүмкін деген гипотеза ұсынды. Смиттың шәкірті және туысы Джон Филлипс кейіннен осылайша есептеп, Жердің жасы шамамен 96 миллион жылға жететінін анықтады. 18 ғасырдың ортасында табиғаттанушы Михаил Ломоносов Жердің ғаламның қалған бөлігінен бөлек, бірнеше жүз мың жыл бұрын пайда болғанын болжады. Ломоносовтың идеялары көбінесе болжамдық сипатта болды. 1779 жылы Конт де Бюффон Жердің жасын анықтау үшін тәжірибе жасады: ол құрамы жағынан Жерге ұқсас кішкентай шар жасап, оның салқындау жылдамдығын өлшеді. Бұл оны Жердің жасы шамамен 75 мың жыл деп бағалауға әкелді. Басқа табиғаттанушылар да осы гипотезаларды пайдаланып Жердің тарихын құруға тырысты, бірақ олардың уақыт шкалалары дәл болған жоқ, себебі стратиграфиялық қабаттардың қалыптасуына қанша уақыт кететінін білмеді. Ол Жердің толыққанды балқыған күйде қалыптасқанын және беткі температураның қазіргі деңгейге дейін төмендеуіне қанша уақыт кететінін анықтады. Оның есептеулері радиоактивті ыдырау (сол кезде белгісіз процесс) немесе, одан да маңыздысы, Жер ішіндегі конвекция арқылы туындайтын жылуды ескермеді, бұл жоғарғы мантиядағы температураны ұзақ уақыт бойы жоғары ұстауға және қабықтағы жылу градиентін сақтауға мүмкіндік береді. Лайелл сияқты геологтар Жердің осыншалықты қысқа жасын қабылдау қиын болды. Биологтар үшін тіпті 100 миллион жыл да жеткіліксіз көрінді. Чарльз Дарвиннің эволюция теориясында кездейсоқ мұрагерлік өзгерістердің жинақталуымен жүзеге асырылатын процеске ұзақ уақыт қажет, ал Дарвин Томсонның бағалаулары жеткілікті уақытты қамтамасыз етпейді деп мәлімдеді. Қазіргі заманғы биология бойынша, өмірдің пайда болуынан бастап бүгінгі күнге дейінгі жалпы эволюциялық тарих 3,5-3,8 миллиард жыл бұрын болған, геологиялық зерттеулер көрсеткендей, барлық тірі организмдердің соңғы ортақ атасынан бергі уақыт. 1869 жылы Дарвиннің жақтаушысы Томас Генри Хаксли Томсонның есептеулеріне шабуыл жасап, олардың өзінде дәлдік болғанымен, қателікке ұшыраған болжамдарға негізделгенін айтты. Физик Герман фон Гельмгольц (1856 жылы) және астроном Саймон Ньюкомб (1892 жылы) осы тақырыпқа сәйкесінше 22 және 18 миллион жылдық өз есептеулерін қосты: олар тәуелсіз түрде Күннің газ және шаңнан тұратын тұманнан қазіргі диаметріне және жарықтығына дейін жиырылуына қанша уақыт кететінін есептеп шықты. Олардың мәндері Томсонның есептеулерімен сәйкес келді. Алайда олар Күннің гравитациялық жиырылуының жылуынан ғана жарқырағанын болжады. Күннің ядролық синтезі процесі ғылымға әлі белгілі емес еді. 1892 жылы Томсон көптеген ғылыми жетістіктері үшін лорд Кельвин атағын алды. 1895 жылы Джон Перри Кельвиннің өткізгіштік туралы болжамдарына негіздеме жасап сынға түсті, ал Оливер Хевисайд оны "оның операторлық әдісінің таңғажайып күрделіліктегі мәселелерді шешу қабілетін көрсету құралы" деп қарастырып, пікірсайысқа қатысты. Басқа ғалымдар да Кельвиннің пікірін қолдады. Дарвиннің ұлы, астроном Джордж Г. Дарвин Жер мен Айдың ерте заманда, екеуі де балқыған кезде бөлініп кеткенін болжады. Ол Жердің қазіргі 24 сағаттық тәулігіне жетуіне судың әсерінен қанша уақыт кететінін есептеп шықты. Оның 56 миллион жылдық мәні Томсонның дұрыс жолда екенін көрсететін қосымша дәлел болды. 1899 және 1900 жылдары Джон Жоли мұхиттардың эрозия процестерінен тұз жинаған жылдамдығын есептеп, мұхиттардың жасы шамамен 80-100 миллион жыл екенін анықтады. Типик радиоактивті ыдырау өнімдері – калий-40 ыдырауынан пайда болған аргон және уран мен торий ыдырауынан пайда болған қорғасын. Мари мен Пьер Кюри 1898 жылы радиоактивті полоний және радий элементтерін ашты, ал 1903 жылы Пьер Кюри мен Альберт Лаборд радийдің бір сағаттан кем уақыт ішінде өз салмағына тең мұзды еріте алатынын хабарлады. Геологтар бұл Жердің жасын есептеудің негізіндегі болжамдарды бұзатынын тез түсінді. Олар Жер мен Күннің бастапқы жылуы кеңістікке бірте-бірте таралып кеткенін болжаған, бірақ радиоактивті ыдырау осы жылуды үнемі толықтыратынын көрсетті. Джордж Дарвин мен Джон Жоли бұл туралы алғашқылардың бірі болды, 1903 жылы.

Studies of strata—the layering of rocks and soil—gave naturalists an appreciation that Earth may have been through many changes during its existence. These layers often contained fossilized remains of unknown creatures, leading some to interpret a progression of organisms from layer to layer. Nicolas Steno in the 17th century was one of the first naturalists to appreciate the connection between fossil remains and strata. In the 1790s, William Smith hypothesized that if two layers of rock at widely differing locations contained similar fossils, then it was very plausible that the layers were the same age. Smith's nephew and student, John Phillips, later calculated by such means that Earth was about 96 million years old. In the mid 18th century, the naturalist Mikhail Lomonosov suggested that Earth had been created separately from, and several hundred thousand years before, the rest of the universe. Lomonosov's ideas were mostly speculative. In 1779 the Comte du Buffon tried to obtain a value for the age of Earth using an experiment: he created a small globe that resembled Earth in composition and then measured its rate of cooling. This led him to estimate that Earth was about 75,000 years old. Other naturalists used these hypotheses to construct a history of Earth, though their timelines were inexact as they did not know how long it took to lay down stratigraphic layers. He assumed that Earth had formed as a completely molten object, and determined the amount of time it would take for the near surface temperature gradient to decrease to its present value. His calculations did not account for heat produced via radioactive decay (a then unknown process) or, more significantly, convection inside Earth, which allows the temperature in the upper mantle to remain high much longer, maintaining a high thermal gradient in the crust much longer. Geologists such as Lyell had difficulty accepting such a short age for Earth. For biologists, even 100 million years seemed much too short to be plausible. In Charles Darwin's theory of evolution, the process of random heritable variation with cumulative selection requires great durations of time, and Darwin stated that Thomson's estimates did not appear to provide enough time. According to modern biology, the total evolutionary history from the beginning of life to today has taken place since 3.5 to 3.8 billion years ago, the amount of time which passed since the last universal ancestor of all living organisms as shown by geological dating. In a lecture in 1869, Darwin's great advocate, Thomas Henry Huxley, attacked Thomson's calculations, suggesting they appeared precise in themselves but were based on faulty assumptions. The physicist Hermann von Helmholtz (in 1856) and astronomer Simon Newcomb (in 1892) contributed their own calculations of 22 and 18 million years, respectively, to the debate: they independently calculated the amount of time it would take for the Sun to condense down to its current diameter and brightness from the nebula of gas and dust from which it was born. Their values were consistent with Thomson's calculations. However, they assumed that the Sun was only glowing from the heat of its gravitational contraction. The process of solar nuclear fusion was not yet known to science. In 1892, Thomson was ennobled as Lord Kelvin in appreciation of his many scientific accomplishments. In 1895 John Perry challenged Kelvin's figure on the basis of his assumptions on conductivity, and Oliver Heaviside entered the dialogue, considering it "a vehicle to display the ability of his operator method to solve problems of astonishing complexity." Other scientists backed up Kelvin's figures. Darwin's son, the astronomer George H. Darwin, proposed that Earth and Moon had broken apart in their early days when they were both molten. He calculated the amount of time it would have taken for tidal friction to give Earth its current 24 hour day. His value of 56 million years was additional evidence that Thomson was on the right track. In 1899 and 1900, John Joly calculated the rate at which the oceans should have accumulated salt from erosion processes and determined that the oceans were about 80 to 100 million years old. Typical radioactive end products are argon from decay of potassium 40, and lead from decay of uranium and thorium. Marie and Pierre Curie discovered the radioactive elements polonium and radium in 1898; and in 1903, Pierre Curie and Albert Laborde announced that radium produces enough heat to melt its own weight in ice in less than an hour. Geologists quickly realized that this upset the assumptions underlying most calculations of the age of Earth. These had assumed that the original heat of Earth and the Sun had dissipated steadily into space, but radioactive decay meant that this heat had been continually replenished. George Darwin and John Joly were the first to point this out, in 1903.

Радиометриялық даталаудың пайда болуы

Радиоактивтілік бұрынғы есептеулерді күштен шығарып, радиометриялық жас анықтау арқылы жаңа есептеулерге негіз болды. Эрнест Ратерфорд пен Фредерик Содди радиоактивті материалдарды зерттеуді жалғастырып, радиоактивтіліктің атом элементтерінің спонтанды түрленуінен туындайтынын анықтады. Радиоактивті ыдырауда элемент басқа, жеңіл элементке ыдырайды, соның салдарынан альфа, бета немесе гамма сәулелерін бөліп шығарады. Олар сондай-ақ радиоактивті элементтің белгілі бір изотопының ерекше жылдамдықпен басқа элементке ыдырайтынын анықтады. Бұл жылдамдық "жартылай ыдырау кезеңі" ретінде беріледі, яғни радиоактивті материалдың белгілі бір массасының жартысының "ыдырау өнімдеріне" ыдырауына кеткен уақыт. Кейбір радиоактивті материалдардың жартылай ыдырау кезеңі қысқа, ал кейбіреулерінікі ұзақ. Уран мен торийдің жартылай ыдырау кезеңі ұзақ болғандықтан, олар Жер қыртысында сақталады, бірақ жартылай ыдырау кезеңі қысқа радиоактивті элементтер көбінесе жоғалып кетеді. Бұл геологиялық үлгілердегі радиоактивті материалдардың салыстырмалы мөлшерін анықтау арқылы Жердің жасын өлшеуге болады деген ойға жетеледі. Шындығында, радиоактивті элементтер әрқашан радиоактивті емес ("тұрақты") элементтерге тікелей ыдырамайды, олар өз жартылай ыдырау кезеңдері бар басқа радиоактивті элементтерге ыдырайды, содан кейін тұрақты элементке жетеді. Уран, радий және торий қатарлары сияқты бұл "ыдырау тізбектері" радиоактивтілік ашылғаннан кейін бірнеше жыл ішінде белгілі болды және радиометриялық жас анықтау әдістерін құруға негіз болды. Радиоактивтіліктің алғашқы зерттеушілері – химик Бертрам Болтвуд пен физик Ратерфорд. Болтвуд радиоактивті материалдарды кеңесші ретінде зерттеген, ал 1904 жылы Ратерфорд Йельде лекция оқығанда, Болтвуд түрлі ыдырау тізбектеріндегі элементтер арасындағы байланысты сипаттауға шабыттанды. 1904 жылдың соңында Ратерфорд радиометриялық жас анықтауға алғашқы қадам жасады, радиоактивті ыдырау кезінде бөлінетін альфа бөлшектері тау жынысының құрамында гелий атомдары түрінде тұрақталатынын ұсынды. Ол кезде Ратерфорд альфа бөлшектері мен гелий атомдары арасындағы байланысты болжаған, бірақ төрт жылдан кейін оны дәлелдеді. Содди мен сэр Уильям Рамзи радийдің альфа бөлшектерін өндіру жылдамдығын анықтады, ал Ратерфорд гелийдің концентрациясын өлшеу арқылы тау жынысы үлгісінің жасын анықтауға болатынын ұсынды. Ол осы әдіспен өзінің қолындағы тастың жасын 40 миллион жыл деп есептеді. Ратерфорд 1904 жылы Корольдік институттың мәжілісінде сөйлеген сөзін жазды: Ратерфорд Рамзи мен Содди анықтаған радийдің ыдырау жылдамдығының дұрыс екенін және гелийдің үлгіден уақыт өте келе қашып кетпейтінін болжады. Ратерфордтың жоспары дұрыс болмаса да, ол маңызды алғашқы қадам болды. Болтвуд ыдырау тізбектерінің соңғы өнімдеріне назар аударды. 1905 жылы ол қорғасынның радийдің ыдырауының соңғы тұрақты өнімі екенін болжады. Радийдің уранның ыдырауының аралық өнімі екені бұрыннан белгілі болған. Ратерфорд қосылып, радийдің әртүрлі аралық өнімдер арқылы бес альфа бөлшегін шығарып, қорғасынға айналатын ыдырау процесін сипаттады және радий-қорғасын ыдырау тізбегін тау жынысы үлгілерін жас анықтау үшін пайдалануға болатынын болжады. Болтвуд жұмыс істеді және 1905 жылдың соңына дейін 92-ден 570 миллион жылға дейінгі 26 тау жынысы үлгісінің жасын анықтады. Ол бұл нәтижелерді жарияламады, себебі олар өлшеу қателерімен және радийдің жартылай ыдырау кезеңінің дұрыс емес бағалауларымен бұзылған. Болтвуд жұмысын жетілдіріп, 1907 жылы нәтижелерін жариялады. Бұл есептеулер аса сенімді емес еді. Мысалы, ол үлгілерде тек уран бар екенін және олар пайда болған кезде қорғасын болмағанын болжады. 1913 жылы одан да маңызды зерттеулер жарияланды. Ол элементтердің әртүрлі массалары бар бірнеше нұсқада немесе "изотоптарда" болатынын көрсетті. 1930 жылдары изотоптардың ядроларында "нейтрон" деп аталатын бейтарап бөлшектердің әртүрлі саны бар екені анықталды. Сол жылы радиоактивті ыдырау ережелерін белгілейтін басқа зерттеулер жарияланды, бұл ыдырау тізбектерін дәлірек анықтауға мүмкіндік берді. Көптеген геологтар бұл жаңа жаңалықтар радиометриялық жас анықтауды тым күрделі етеді және оны пайдасыз етеді деп ойлады. Холмс олардың өзінің әдістерін жақсартуға мүмкіндік беретінін сезінді, сондықтан ол Бірінші дүниежүзілік соғысқа дейін және кейін жариялаған зерттеулерін жалғастырды. Оның еңбегі 1920 жылдарға дейін көбінесе назарсыз қалды, бірақ 1917 жылы Йель университетінің геология профессоры Джозеф Баррелл Холмс жас анықтау нәтижелеріне сәйкес келу үшін сол кездегі геологиялық тарихты қайта жазды. Барреллдің зерттеуі страта қабаттарының барлығы бірдей жылдамдықпен қалыптасқан жоқ екенін көрсетті, сондықтан Жер тарихының дәл мерзімдік кестесін жасау үшін қазіргі геологиялық өзгерістердің жылдамдығын пайдалануға болмайды. Холмс тұрақтылығы 1921 жылы, Ұлыбритания ғылым қауымдастығының жылдық мәжілісінде спикерлер Жердің бірнеше миллиард жыл екеніне және радиометриялық жас анықтау сенімді екеніне келісімге келгенде ақыры жеміс берді. Холмс 1927 жылы "Жердің жасы, геологиялық идеяларға кіріспе" атты кітабын жариялады, онда 1,6-ден 3,0 миллиард жылға дейінгі диапазонды ұсынды. Бірақ радиометриялық жас анықтауды қабылдауға үлкен серпіліс болған жоқ, геологиялық қауымдастықтың консервативті өкілдері оған әлі де қарсылық көрсетті. Олар физиктердің өз саласына араласуына ешқашан ынтақтамады және оларды осы уақытқа дейін сәтті назарсыз қалдырды. Анықталған дәлелдердің артуы 1931 жылы жағдайды өзгертіп, АҚШ Ұлттық Ғылым академиясының Ұлттық зерттеу кеңесі Жердің жасын анықтау мәселесін шешу үшін комитет құрды. Холмс радиометриялық жас анықтау әдістерінде оқыған аз ғалымдардың бірі болғандықтан, ол комитет мүшесі болды және шындығында соңғы есептің көп бөлігін жазды. Осылайша, Холмс есебі радиоактивті жас анықтаудың геологиялық уақыт шкаласын анықтаудың жалғыз сенімді тәсілі екенін көрсетті. Байлық туралы сұрақтар есептің егжей-тегжейлілігімен және өлшемдердің дәлдігімен, сондай-ақ олардың қателіктерімен және шектеулерімен жоққа шығарылды. Ол қолданылған әдістерді, өлшемдердің қаншалықты мұқият алынғанын және олардың қателіктері мен шектеулерін сипаттады.

Radioactivity, which had overthrown the old calculations, yielded a bonus by providing a basis for new calculations, in the form of radiometric dating. Ernest Rutherford and Frederick Soddy jointly had continued their work on radioactive materials and concluded that radioactivity was caused by a spontaneous transmutation of atomic elements. In radioactive decay, an element breaks down into another, lighter element, releasing alpha, beta, or gamma radiation in the process. They also determined that a particular isotope of a radioactive element decays into another element at a distinctive rate. This rate is given in terms of a "half life", or the amount of time it takes half of a mass of that radioactive material to break down into its "decay product". Some radioactive materials have short half lives; some have long half lives. Uranium and thorium have long half lives and so persist in Earth's crust, but radioactive elements with short half lives have generally disappeared. This suggested that it might be possible to measure the age of Earth by determining the relative proportions of radioactive materials in geological samples. In reality, radioactive elements do not always decay into nonradioactive ("stable") elements directly, instead, decaying into other radioactive elements that have their own half lives and so on, until they reach a stable element. These "decay chains", such as the uranium radium and thorium series, were known within a few years of the discovery of radioactivity and provided a basis for constructing techniques of radiometric dating. The pioneers of radioactivity were chemist Bertram B. Boltwood and physicist Rutherford. Boltwood had conducted studies of radioactive materials as a consultant, and when Rutherford lectured at Yale in 1904, Boltwood was inspired to describe the relationships between elements in various decay series. Late in 1904, Rutherford took the first step toward radiometric dating by suggesting that the alpha particles released by radioactive decay could be trapped in a rocky material as helium atoms. At the time, Rutherford was only guessing at the relationship between alpha particles and helium atoms, but he would prove the connection four years later. Soddy and Sir William Ramsay had just determined the rate at which radium produces alpha particles, and Rutherford proposed that he could determine the age of a rock sample by measuring its concentration of helium. He dated a rock in his possession to an age of 40 million years by this technique. Rutherford wrote of addressing a meeting of the Royal Institution in 1904:

Rutherford assumed that the rate of decay of radium as determined by Ramsay and Soddy was accurate and that helium did not escape from the sample over time. Rutherford's scheme was inaccurate, but it was a useful first step. Boltwood focused on the end products of decay series. In 1905, he suggested that lead was the final stable product of the decay of radium. It was already known that radium was an intermediate product of the decay of uranium. Rutherford joined in, outlining a decay process in which radium emitted five alpha particles through various intermediate products to end up with lead, and speculated that the radium–lead decay chain could be used to date rock samples. Boltwood did the legwork and by the end of 1905 had provided dates for 26 separate rock samples, ranging from 92 to 570 million years. He did not publish these results, which was fortunate because they were flawed by measurement errors and poor estimates of the half life of radium. Boltwood refined his work and finally published the results in 1907. These calculations were not particularly trustworthy. For example, he assumed that the samples had contained only uranium and no lead when they were formed. More important research was published in 1913. It showed that elements generally exist in multiple variants with different masses, or "isotopes". In the 1930s, isotopes would be shown to have nuclei with differing numbers of the neutral particles known as "neutrons". In that same year, other research was published establishing the rules for radioactive decay, allowing more precise identification of decay series. Many geologists felt these new discoveries made radiometric dating so complicated as to be worthless. Holmes felt that they gave him tools to improve his techniques, and he plodded ahead with his research, publishing before and after the First World War. His work was generally ignored until the 1920s, though in 1917 Joseph Barrell, a professor of geology at Yale, redrew geological history as it was understood at the time to conform to Holmes's findings in radiometric dating. Barrell's research determined that the layers of strata had not all been laid down at the same rate, and so current rates of geological change could not be used to provide accurate timelines of the history of Earth. Holmes' persistence finally began to pay off in 1921, when the speakers at the yearly meeting of the British Association for the Advancement of Science came to a rough consensus that Earth was a few billion years old and that radiometric dating was credible. Holmes published The Age of the Earth, an Introduction to Geological Ideas in 1927 in which he presented a range of 1.6 to 3.0 billion years. No great push to embrace radiometric dating followed, however, and the die hards in the geological community stubbornly resisted. They had never cared for attempts by physicists to intrude in their domain, and had successfully ignored them so far. The growing weight of evidence finally tilted the balance in 1931, when the National Research Council of the US National Academy of Sciences decided to resolve the question of the age of Earth by appointing a committee to investigate. Holmes, being one of the few people who was trained in radiometric dating techniques, was a committee member and in fact wrote most of the final report. Thus, Holmes' report concluded that radioactive dating was the only reliable means of pinning down a geologic time scale. Questions of bias were deflected by the great and exacting detail of the report. It described the methods used, the care with which measurements were made, and their error bars and limitations.

Қазіргі радиометриялық даталау

Радиометриялық жас анықтау әдісі ғалымдардың геологиялық уақыт шкалаларын анықтаудың ең басты жолы болып табылады. Радиоактивті жас анықтау техникалары 1960 жылдан бері үнемі сыналып, жақсартылып келеді. Қазірге дейін әртүрлі материалдарды жас анықтау үшін шамамен қырыққа жуық әртүрлі техника қолданылған. Осы әртүрлі техникаларды пайдалана отырып, бір үлгінің жасын анықтағандағы нәтижелер материалдың жасы бойынша өте жақын мәндес болып келеді. Ластану қаупі бар, бірақ олар мұқият зерттеулер арқылы анықталып, шешілді, нәтижесінде ластану мүмкіндігін азайту үшін үлгіні дайындау процедуралары ең төменгі деңгейге дейін жетілдірілді.

Каньон Диабло метеориті

Canyon Diablo метеориті пайдаланылды, өйткені ол үлкен және сульфид минералдары (әсіресе троилит, FeS), металл никель-темір қорытпалары, сондай-ақ силикат минералдары бар ерекше сирек метеорит түрі. Бұл маңызды, себебі үш минералды фазаның болуы ата-аналық және қыздық нуклидтер арасындағы концентрациялардың айқын айырмашылығын қамтамасыз ететін үлгілерді пайдалана отырып, изотоптық жас анықтауға мүмкіндік береді. Бұл әсіресе уран мен қорғасынға қатысты. Қорғасын күшті халкофилді және уранға қарағанда сульфидте әлдеқайда жоғары концентрацияда кездеседі, ал уран – силикатта. Метеорит пайда болған кездегі ата-аналық және қыздық нуклидтердің осы бөлінуінің арқасында, күн дискісінің және, демек, планеталардың пайда болу жасын бұрынғыдан да дәл анықтауға қол жеткізілді. Canyon Diablo метеоритінен анықталған жас, жер бетіндегі және басқа метеориттерден алынған жүздеген жас анықтамаларымен расталды. Дегенмен, метеорит үлгілері 4,53-тен 4,58 миллиард жылға дейінгі аралықта таралады. Бұл күн жұмырының пайда болу ұзақтығы және оның Күн мен планеталарды құру үшін күн дискісіне құлауы ретінде түсіндіріледі. Бұл 50 миллион жылдық кезең планеталардың бастапқы күн шаңы мен метеориттерден жиналуына мүмкіндік берді. Ай, пластиналық тектоникаға ұшырамаған және атмосферасы жоқ басқа ғарыш денесі ретінде, Аполлон миссияларынан әкелінген үлгілерден өте нақты жас мәліметтерін ұсынады. Айдан әкелінген тау жыныстары ең көп дегенде 4,51 миллиард жыл бұрын пайда болған деп есептеледі. Жерге құлаған Марс метеориттері де қорғасын-қорғасын әдісімен шамамен 4,5 миллиард жылға дейін дайындалды. Ай үлгілері, ауа райының әсеріне, пластиналық тектоникаға немесе тірі организмдердің әрекетінен бұзылмағандықтан, тікелей электронды микроскоппен ғарыштық сәулелердің іздерін зерттеу арқылы да жас анықтауға мүмкіндік береді. Жоғары энергиялы ғарыштық сәулелердің әсерінен пайда болған деформациялардың жиналуы изотоптық жас мәліметтерін қосымша растайды. Ғарыштық сәулелермен жас анықтау тек балқымаған материалда ғана тиімді, себебі балқу материалдың кристалдық құрылымын жояды және бөлшектер қалдырған іздерді өшіріп жібереді. Қорытындылай келе, Жердегі ең ерте қорғасын қоймаларының және Күн жүйесіндегі басқа барлық анықталған қоймалардың жасы туралы мәліметтер, Жер мен Күн жүйесінің қалған бөлігі шамамен 4,53-тен 4,58 миллиард жыл бұрын пайда болғанын растау үшін қолданылады.

The Canyon Diablo meteorite was used because it is both large and representative of a particularly rare type of meteorite that contains sulfide minerals (particularly troilite, FeS), metallic nickel iron alloys, plus silicate minerals. This is important because the presence of the three mineral phases allows investigation of isotopic dates using samples that provide a great separation in concentrations between parent and daughter nuclides. This is particularly true of uranium and lead. Lead is strongly chalcophilic and is found in the sulfide at a much greater concentration than in the silicate, versus uranium. Because of this segregation in the parent and daughter nuclides during the formation of the meteorite, this allowed a much more precise date of the formation of the solar disk and hence the planets than ever before. The age determined from the Canyon Diablo meteorite has been confirmed by hundreds of other age determinations, from both terrestrial samples and other meteorites. The meteorite samples, however, show a spread from 4.53 to 4.58 billion years ago. This is interpreted as the duration of formation of the solar nebula and its collapse into the solar disk to form the Sun and the planets. This 50 million year time span allows for accretion of the planets from the original solar dust and meteorites. The Moon, as another extraterrestrial body that has not undergone plate tectonics and that has no atmosphere, provides quite precise age dates from the samples returned from the Apollo missions. Rocks returned from the Moon have been dated at a maximum of 4.51 billion years old. Martian meteorites that have landed upon Earth have also been dated to around 4.5 billion years old by lead–lead dating. Lunar samples, since they have not been disturbed by weathering, plate tectonics or material moved by organisms, can also provide dating by direct electron microscope examination of cosmic ray tracks. The accumulation of dislocations generated by high energy cosmic ray particle impacts provides another confirmation of the isotopic dates. Cosmic ray dating is only useful on material that has not been melted, since melting erases the crystalline structure of the material, and wipes away the tracks left by the particles. Altogether, the concordance of age dates of both the earliest terrestrial lead reservoirs and all other reservoirs within the Solar System found to date are used to support the fact that Earth and the rest of the Solar System formed at around 4.53 to 4.58 billion years ago.