Определение возраста Земли: научные методы и исторические оценки.

Введение

Научное датирование возраста Земли

Возраст Земли оценивается в 4,54 ± 0,05 миллиарда лет (4,54 × 109 лет ± 1%). Этот возраст может соответствовать возрасту аккреции Земли, формированию её ядра или материала, из которого Земля образовалась. Он согласуется с радиометрическими датами самых древних известных земных материалов.

После разработки радиометрического датирования в начале XX века измерения содержания свинца в минералах, богатых ураном, показали, что некоторым из них более миллиарда лет. Самые древние из проанализированных на сегодняшний день минералов – небольшие кристаллы циркона из Джека-Хиллз в Западной Австралии – имеют возраст не менее 4,404 миллиарда лет. Включения, богатые кальцием и алюминием – самые древние известные твердые компоненты метеоритов, образовавшихся в Солнечной системе – имеют возраст 4,567 миллиарда лет, что определяет нижнюю границу возраста Солнечной системы. Предполагается, что аккреция Земли началась вскоре после формирования кальций-алюминиевых включений и метеоритов. Поскольку время, необходимое для этого процесса аккреции, пока неизвестно, а оценки, полученные из различных моделей аккреции, варьируются от нескольких миллионов до примерно 100 миллионов лет, трудно точно определить разницу между возрастом Земли и возрастом самых древних горных пород. Также сложно определить точный возраст самых древних горных пород, обнаженных на поверхности Земли, поскольку они состоят из агрегатов минералов, возможно, разного возраста.

Развитие современных геологических концепций

Изучение страт — слоев скал и почвы — позволило натуралистам осознать, что Земля могла претерпеть множество изменений за время своего существования. Эти слои часто содержали окаменелые останки неизвестных существ, что привело некоторых к интерпретации последовательности организмов от слоя к слою. Николас Стено в XVII веке был одним из первых натуралистов, оценивших связь между ископаемыми остатками и стратами. В 1790-х годах Уильям Смит выдвинул гипотезу о том, что если два слоя горных пород в существенно различающихся местах содержат схожие окаменелости, то весьма вероятно, что слои имеют одинаковый возраст. Племянник и ученик Смита, Джон Филлипс, позднее вычислил таким образом, что Земле около 96 миллионов лет. В середине XVIII века натуралист Михаил Ломоносов предположил, что Земля была создана отдельно от, и за несколько сотен тысяч лет до, остальной Вселенной. Идеи Ломоносова были в основном спекулятивными. В 1779 году граф де Бюффон попытался получить оценку возраста Земли с помощью эксперимента: он создал небольшой глобус, по составу напоминающий Землю, и затем измерил скорость его охлаждения. Это привело его к оценке возраста Земли примерно в 75 000 лет. Другие натуралисты использовали эти гипотезы для построения истории Земли, хотя их временные рамки были неточными, поскольку они не знали, сколько времени требуется для формирования стратиграфических слоев. Он предположил, что Земля сформировалась как полностью расплавленный объект, и определил время, необходимое для снижения градиента температуры поверхности до его нынешнего значения. Его расчеты не учитывали тепло, выделяемое при радиоактивном распаде (тогда неизвестном процессе), или, что более важно, конвекцию внутри Земли, которая позволяет температуре в верхней мантии оставаться высокой гораздо дольше, поддерживая высокий тепловой градиент в коре. Геологи, такие как Лайель, с трудом принимали столь короткий возраст Земли. Для биологов даже 100 миллионов лет казались слишком короткими, чтобы быть правдоподобными. В теории эволюции Чарльза Дарвина процесс случайной наследственной изменчивости с кумулятивным отбором требует огромных промежутков времени, и Дарвин заявил, что оценки Томсона, по-видимому, не предоставляют достаточного времени. Согласно современной биологии, вся эволюционная история от начала жизни до наших дней произошла за 3,5–3,8 миллиарда лет, то есть за время, прошедшее с момента последнего универсального предка всех живых организмов, как показало геологическое датирование. В лекции 1869 года главный сторонник Дарвина Томас Генри Гексли подверг критике вычисления Томсона, предположив, что они сами по себе кажутся точными, но основаны на ошибочных предположениях. Физик Герман фон Гельмгольц (в 1856 году) и астроном Саймон Ньюкомб (в 1892 году) внесли свои расчеты в 22 и 18 миллионов лет соответственно: они независимо рассчитали время, необходимое Солнцу для сжатия до его текущего диаметра и яркости из туманности газа и пыли, из которой оно родилось. Их значения соответствовали расчетам Томсона. Однако они предположили, что Солнце светит только за счет тепла своего гравитационного сжатия. Процесс ядерного синтеза в Солнце еще не был известен науке. В 1892 году Томсон был возведен в дворянство как лорд Кельвин в знак признания его многочисленных научных достижений. В 1895 году Джон Перри оспорил оценку Кельвина, основываясь на его предположениях о теплопроводности, а Оливер Хевисайд включился в дискуссию, считая это «средством продемонстрировать способность его операторного метода решать задачи удивительной сложности». Другие ученые поддержали оценки Кельвина. Сын Дарвина, астроном Джордж Г. Дарвин, предположил, что Земля и Луна распались в ранние дни, когда они оба были расплавлены. Он рассчитал время, необходимое для того, чтобы приливное трение привело Землю к нынешним 24 часам. Его оценка в 56 миллионов лет стала дополнительным доказательством того, что Томсон был на правильном пути. В 1899 и 1900 годах Джон Джоли рассчитал скорость накопления соли в океанах в результате процессов эрозии и определил, что океанам около 80–100 миллионов лет. Типичными продуктами радиоактивного распада являются аргон, образующийся при распаде калия-40, и свинец, образующийся при распаде урана и тория. Мари и Пьер Кюри открыли радиоактивные элементы полоний и радий в 1898 году, а в 1903 году Пьер Кюри и Альбер Лаборд объявили, что радий производит достаточно тепла, чтобы расплавить собственный вес льда менее чем за час. Геологи быстро поняли, что это опровергает предположения, лежащие в основе большинства расчетов возраста Земли. Эти расчеты предполагали, что первоначальное тепло Земли и Солнца постоянно рассеивалось в космосе, но радиоактивный распад означал, что это тепло постоянно восполнялось. Джордж Дарвин и Джон Джоли первыми указали на это в 1903 году.

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.

Изобретение радиометрического датирования

Радиоактивность, которая опровергла старые расчеты, дала бонус, предоставив основу для новых расчетов в виде радиометрического датирования. Эрнест Резерфорд и Фредерик Содди совместно продолжили свою работу над радиоактивными материалами и пришли к выводу, что радиоактивность вызвана спонтанной трансмутацией атомных элементов. При радиоактивном распаде элемент распадается на другой, более легкий элемент, выделяя в процессе альфа-, бета- или гамма-излучение. Они также определили, что определенный изотоп радиоактивного элемента распадается на другой элемент с характерной скоростью. Эта скорость выражается в терминах "периода полураспада", или времени, необходимого для распада половины массы этого радиоактивного материала в его "продукт распада". Некоторые радиоактивные материалы имеют короткий период полураспада, другие – длительный. Уран и торий имеют длительный период полураспада и поэтому сохраняются в земной коре, но радиоактивные элементы с коротким периодом полураспада обычно исчезают. Это навело на мысль, что возможно измерить возраст Земли, определяя относительные пропорции радиоактивных материалов в геологических образцах. На самом деле, радиоактивные элементы не всегда распадаются напрямую в нерадиоактивные ("стабильные") элементы, а распадаются в другие радиоактивные элементы, которые имеют свой собственный период полураспада и так далее, пока не достигнут стабильного элемента. Эти "цепочки распада", такие как урановая, радиевая и ториевая серии, были известны в течение нескольких лет после открытия радиоактивности и послужили основой для разработки методов радиометрического датирования. Пионерами в области радиоактивности были химик Бертрам Болтвуд и физик Резерфорд. Болтвуд проводил исследования радиоактивных материалов в качестве консультанта, и когда Резерфорд читал лекции в Йельском университете в 1904 году, Болтвуд был вдохновлен описать взаимосвязи между элементами в различных цепочках распада. В конце 1904 года Резерфорд сделал первый шаг к радиометрическому датированию, предположив, что альфа-частицы, высвобождаемые при радиоактивном распаде, могут захватываться в скальном материале в виде атомов гелия. В то время Резерфорд лишь предполагал о связи между альфа-частицами и атомами гелия, но он доказал эту связь четыре года спустя. Содди и сэр Уильям Рамзи только что определили скорость, с которой радий производит альфа-частицы, и Резерфорд предложил определять возраст образца породы, измеряя его концентрацию гелия. С помощью этой методики он датировал имевшийся у него образец породы возрастом 40 миллионов лет. Резерфорд писал о выступлении на собрании Королевского института в 1904 году: Резерфорд исходил из предположения, что скорость распада радия, определенная Рамсеем и Содди, была точной, и что гелий не покидает образец с течением времени. Схема Резерфорда была неточной, но это был полезный первый шаг. Болтвуд сосредоточился на конечных продуктах цепочек распада. В 1905 году он предположил, что свинец является конечным стабильным продуктом распада радия. Уже было известно, что радий является промежуточным продуктом распада урана. Резерфорд присоединился к работе, описав процесс распада, в котором радий испускает пять альфа-частиц через различные промежуточные продукты, чтобы в конечном итоге образовать свинец, и предположил, что цепочка распада радия-свинца может быть использована для датирования образцов пород. Болтвуд провел основную работу и к концу 1905 года предоставил даты для 26 отдельных образцов горных пород, возрастом от 92 до 570 миллионов лет. Он не опубликовал эти результаты, что было к счастью, потому что они были искажены из-за ошибок измерений и неточных оценок периода полураспада радия. Болтвуд уточнил свою работу и, наконец, опубликовал результаты в 1907 году. Эти расчеты не были особенно надежными. Например, он предположил, что образцы содержали только уран и не содержали свинца при их образовании. Более важные исследования были опубликованы в 1913 году. Они показали, что элементы обычно существуют в нескольких вариантах с разной массой, или "изотопами". В 1930-х годах было показано, что изотопы имеют ядра с различным количеством нейтральных частиц, известных как "нейтроны". В том же году были опубликованы другие исследования, устанавливающие правила радиоактивного распада, позволяющие более точно идентифицировать цепочки распада. Многие геологи считали, что эти новые открытия сделали радиометрическое датирование настолько сложным, что оно бесполезно. Холмс считал, что они дали ему инструменты для улучшения его методов, и он упорно продолжал свои исследования, публикуя работы до и после Первой мировой войны. Его работа оставалась в основном незамеченной до 1920-х годов, хотя в 1917 году Джозеф Баррелл, профессор геологии Йельского университета, пересмотрел общепринятое в то время понимание геологической истории, чтобы привести его в соответствие с результатами радиометрического датирования Холмса. Исследования Баррелла показали, что слои горных пород не откладывались с одинаковой скоростью, и поэтому современные скорости геологических изменений не могут быть использованы для создания точных временных шкал истории Земли. Настойчивость Холмса начала приносить плоды в 1921 году, когда докладчики на ежегодном собрании Британской ассоциации содействия науке пришли к приблизительному консенсусу о том, что возраст Земли составляет несколько миллиардов лет и что радиометрическое датирование является достоверным. Холмс опубликовал книгу "Возраст Земли, введение в геологические идеи" в 1927 году, в которой представил диапазон от 1,6 до 3,0 миллиардов лет. Однако не последовало большого стремления к принятию радиометрического датирования, и консерваторы в геологическом сообществе упорно сопротивлялись. Им никогда не нравились попытки физиков вмешаться в их область, и до сих пор они успешно их игнорировали. Растущий объем доказательств, наконец, перевесил чашу весов в 1931 году, когда Национальный исследовательский совет Национальной академии наук США решил разрешить вопрос о возрасте Земли, назначив комитет для его расследования. Холмс, будучи одним из немногих людей, обученных методам радиометрического датирования, был членом комитета и фактически написал большую часть окончательного отчета. Таким образом, отчет Холмса пришел к выводу, что радиоактивное датирование является единственным надежным средством установления геологической временной шкалы. Вопросы предвзятости были отклонены благодаря большой детализации и точности отчета. В нем описывались используемые методы, тщательность измерений, а также погрешности и ограничения.

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.

Современное радиометрическое датирование

Радиометрическое датирование остаётся основным методом, используемым учёными для определения масштабов геологического времени. Методы радиоактивного датирования постоянно тестируются и совершенствуются с 1960-х годов. Для датирования использовалось около сорока различных техник, применяемых к широкому спектру материалов. Результаты датирования одного и того же образца разными техниками демонстрируют очень близкое соответствие в определении его возраста. Существуют потенциальные проблемы загрязнения, однако они были изучены и решены посредством тщательных исследований, что привело к минимизации процедур подготовки образцов для снижения вероятности загрязнения.

Метеорит Каньон Диабло

Метеорит Каньон-Диабло был использован, поскольку он одновременно крупный и является представителем особо редкого типа метеоритов, содержащего сульфидные минералы (в частности, троилит, FeS), металлические сплавы никеля и железа, а также силикатные минералы. Это важно, потому что наличие трех минеральных фаз позволяет проводить исследования изотопного возраста с использованием образцов, обеспечивающих значительное разделение концентраций между родительскими и дочерними нуклидами. Это особенно справедливо для урана и свинца. Свинец является ярко выраженным халькофильным элементом и содержится в сульфиде в гораздо большей концентрации, чем в силикате, по сравнению с ураном. Благодаря такому разделению родительских и дочерних нуклидов при формировании метеорита стало возможным гораздо точнее определить дату образования солнечного диска и, следовательно, планет, чем когда-либо прежде. Возраст, установленный по метеориту Каньон-Диабло, подтвержден сотнями других определений возраста, полученных как из земных образцов, так и из других метеоритов. Однако возраст образцов метеорита варьируется от 4,53 до 4,58 миллиардов лет. Это интерпретируется как продолжительность формирования солнечной туманности и её коллапса в солнечный диск с образованием Солнца и планет. Этот временной промежуток в 50 миллионов лет позволяет объяснить аккрецию планет из первоначальной солнечной пыли и метеоритов. Луна, как другое внеземное тело, не подвергшееся тектонике плит и не имеющее атмосферы, предоставляет достаточно точные данные об возрасте, полученные из образцов, доставленных миссиями "Аполлон". Возраст пород, доставленных с Луны, составляет не более 4,51 миллиарда лет. Марсианские метеориты, упавшие на Землю, также датируются возрастом около 4,5 миллиардов лет методом свинец-свинцового датирования. Лунные образцы, поскольку они не подвергались воздействию выветривания, тектоники плит или материалов, перемещенных организмами, позволяют проводить датировку с помощью прямого электронномикроскопического исследования треков космических лучей. Накопление дислокаций, вызванных столкновениями высокоэнергетических частиц космических лучей, является еще одним подтверждением изотопных дат. Датировка по космическим лучам эффективна только для материалов, которые не подвергались расплавлению, поскольку плавление разрушает кристаллическую структуру материала и стирает следы, оставленные частицами. В целом, согласованность данных об возрасте как самых ранних земных свинцовых резервуаров, так и всех остальных резервуаров в Солнечной системе, известных на сегодняшний день, подтверждает тот факт, что Земля и остальная часть Солнечной системы сформировались примерно 4,53–4,58 миллиарда лет назад.

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.