QUEL âGE A LA TERRE?

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Cet article provient des archives de Space Magazine, mais a été mis à jour avec cette vidéo épatante.

Quel âge a la Terre? Les scientifiques pensent que le La Terre a 4,54 milliards d'années. Bien sûr, ce n'est pas une coïncidence; le Soleil et les planètes se sont tous formés ensemble à partir d'un nuage diffus d'hydrogène il y a des milliards d'années.

Au début du système solaire, toutes les planètes se sont formées dans la nébuleuse solaire; les restes sont restés de la formation du Soleil. De petites particules de poussière collectées ensemble dans des objets de plus en plus grands - cailloux, roches, rochers, etc. - jusqu'à ce qu'il y ait beaucoup de planétoïdes dans le système solaire. Ces planétoïdes sont entrés en collision et finalement assez se sont réunis pour devenir de la taille de la Terre.

À un moment donné au début de l'histoire de la Terre, un planétoïde de la taille de Mars s'est écrasé sur notre planète. La collision résultante a envoyé des débris en orbite qui sont finalement devenus la Lune.

Comment les scientifiques savent-ils que la Terre a 4,54 milliards d'années? Il est en fait difficile de le dire à partir de la seule surface de la planète, car la tectonique des plaques remodèle constamment sa surface. Les parties plus anciennes de la surface glissent sous de nouvelles plaques pour être recyclées dans le cœur de la Terre. Les roches les plus anciennes jamais trouvées sur Terre datent de 4,0 à 4,2 milliards d'années.

Les scientifiques supposent que tout le matériel du système solaire s'est formé en même temps. Divers produits chimiques, et en particulier des isotopes radioactifs, se sont formés ensemble. Puisqu'ils se désintègrent à un rythme très connu, ces isotopes peuvent être mesurés pour déterminer depuis combien de temps les éléments existent. Et en étudiant différentes météorites de différents endroits du système solaire, les scientifiques savent que les différentes planètes se sont toutes formées en même temps.

Échec des méthodes de calcul de l'âge de la Terre
Notre méthode actuelle et précise de mesure de l'âge de la Terre vient à la fin d'une longue série d'estimations faites à travers l'histoire. Des scientifiques intelligents ont découvert des caractéristiques de la Terre et du Soleil qui changent au fil du temps, puis ont calculé l'âge de la planète Terre. Malheureusement, ils étaient tous défectueux pour diverses raisons.

Baisse des niveaux de la mer - Benoit de Maillet, un anthropologue français qui a vécu de 1656 à 1738 et a deviné (à tort) que les fossiles à haute altitude signifiaient que la Terre était autrefois couverte par un grand océan. Cet océan avait pris 2 milliards d'années s'évaporer au niveau de la mer actuel. Les scientifiques ont abandonné cela lorsqu'ils ont réalisé que le niveau des mers montait et descendait naturellement.
Refroidissement de la Terre – William Thompson, plus tard connu sous le nom de Lord Kelvin, a supposé que la Terre était autrefois une boule de roche en fusion à la même température que le Soleil, et qu'elle se refroidit depuis. Sur la base de ces hypothèses, Thompson a calculé que la Terre a pris quelque part entre 20 et 400 millions d'années refroidir à sa température actuelle. Bien sûr, Thompson a fait plusieurs hypothèses inexactes, sur la température du Soleil (c'est vraiment 15 millions de degrés Kelvin à son cœur), la température de la Terre (avec son cœur en fusion) et comment le Soleil est fait d'hydrogène et la Terre est fait de roche et de métal.
Refroidissement du soleil - En 1856, le physicien allemand Hermann Ludwig Ferdinand von Helmholtz a tenté de calculer l'âge de la Terre par le refroidissement du Soleil. Il a calculé que le Soleil aurait pris 22 millions d'années se condenser jusqu'à son diamètre et sa température actuels à partir d'un nuage diffus de gaz et de poussière. Bien que cela soit inexact, Helmholtz a correctement identifié que la source de chaleur du Soleil était entraînée par la contraction gravitationnelle.
Érosion rocheuse - Dans son livre, The Origin of Species by Means of Natural Selection, Charles Darwin a proposé que l'érosion des dépôts de craie pourrait permettre un calcul de l'âge minimum de la planète. Darwin a estimé qu'une formation de craie dans la région de Weald en Angleterre aurait pu prendre 300 millions d'années pour survivre à sa forme actuelle.

Orbite de la lune - George Darwin, le fils de Charles Darwin, a deviné que la Lune aurait pu se former à partir de la Terre et a dérivé vers son emplacement actuel. La théorie de la fission a proposé que la rotation rapide de la Terre a provoqué la rotation d'un morceau de la planète dans l'espace. Darwin a calculé qu'il avait pris la Lune au moins 56 millions d'années pour atteindre sa distance actuelle de la Terre. Nous savons maintenant que la Lune s'est probablement formée lorsqu'un objet de la taille de Mars a percuté la Terre il y a des milliards d'années.
Salinité de l'océan - En 1715, le célèbre astronome Edmund Halley a proposé que la salinité des océans puisse être utilisée pour estimer l'âge de la planète. Halley a observé que les océans et les lacs alimentés par les ruisseaux recevaient constamment plus de sel, qui se collait ensuite à mesure que l'eau s'évaporait. Au fil du temps, l'eau deviendrait de plus en plus salée, ce qui permettrait d'estimer la durée de ce processus. Divers géologues ont utilisé cette méthode pour deviner que la Terre était entre 80 et 150 millions d'années. Cette méthode était défectueuse parce que les scientifiques ne se rendaient pas compte que les processus géologiques extraient également le sel de l'eau.

La datation radiométrique fournit une méthode précise pour connaître l'âge de la Terre
En 1896, le chimiste français A. Henri Becquerel a découvert la radioactivité, le processus où les matériaux se décomposent en d'autres matériaux, libérant de l'énergie. Les géologues ont réalisé que l'intérieur de la Terre contenait une grande quantité de matières radioactives, ce qui annulerait leurs calculs pour l'âge de la Terre. Bien que cette découverte ait révélé des failles dans les méthodes précédentes de calcul de l'âge de la Terre, elle a fourni une nouvelle méthode: datation radiométrique.

Les géologues ont découvert que les matières radioactives se désintègrent en d'autres éléments à un rythme très prévisible. Certains matériaux se désintègrent rapidement, tandis que d'autres peuvent prendre des millions voire des milliards d'années pour se désintégrer complètement. Ernest Rutherford et Frederick Soddy, travaillant à l'Université McGill, ont déterminé que la moitié de tout isotope d'un élément radioactif se désintègre en un autre isotope à un taux fixe. Par exemple, si vous avez une quantité définie de Thorium-232, la moitié de celui-ci se décomposera sur un milliard d'années, puis la moitié de cette quantité se décomposera dans un autre milliard d'années. C'est la source du terme «demi-vie».

En mesurant la demi-vie des isotopes radioactifs, les géologues ont pu construire une échelle de mesure qui leur a permis de calculer avec précision l'âge des formations géologiques, y compris la Terre. Ils ont utilisé la désintégration de l'uranium en divers isotopes du plomb. En mesurant la quantité de trois isotopes différents du plomb (Pb-206, Pb-207 et Pb-208 ou Pb-204), les géologues peuvent calculer la quantité d'uranium à l'origine dans un échantillon de matériau.

Si le système solaire s'est formé à partir d'un pool commun de matière, avec des isotopes de Pb uniformément répartis, alors tous les objets de ce pool de matière devraient montrer des quantités similaires d'isotopes. De plus, au fil du temps, les quantités de Pb-206 et de Pb-207 changeront, car ces isotopes sont des produits finaux de la désintégration de l'uranium. Cela fait que la quantité de plomb et d'uranium change. Plus le rapport uranium / plomb d'une roche est élevé, plus les valeurs de Pb-206 / Pb-204 et Pb-207 / Pb-204 changeront avec le temps. Maintenant, en supposant que la source du système solaire était également uniformément distribuée avec des isotopes d'uranium, alors vous pouvez tracer une ligne de données montrant un tracé plomb-uranium et, à partir de la pente de la ligne, le temps qui s'est écoulé depuis le réservoir de matière s'est séparé en objets individuels peut être calculé.

Bertram Boltwood a appliqué cette méthode de datation à 26 échantillons différents de roches et a découvert qu'elles s'étaient formées entre 92 et 570 millions d'annéeset des améliorations supplémentaires apportées à la technique ont donné des âges compris entre 250 millions à 1,3 milliard d'années.

Les géologues se sont mis à explorer la Terre, à la recherche des plus anciennes formations rocheuses de la planète. La plus ancienne roche de surface se trouve au Canada, en Australie et en Afrique, avec des âges allant de 2,5 à 3,8 milliards d'années. La roche la plus ancienne a été découverte au Canada en 1999 et aurait un peu plus de 4 milliards d'années.

Cela a fixé un âge minimum pour la Terre, mais grâce à des processus géologiques comme les intempéries et la tectonique des plaques, elle pourrait encore être plus ancienne.

Les météorites comme réponse finale à l'âge de la Terre
Le problème avec la mesure de l'âge des roches sur Terre est que la planète est en constante évolution géologique. La tectonique des plaques recycle constamment des parties de la Terre, la mélangeant et cachant à jamais les régions les plus anciennes de la planète. Mais en supposant que tout dans le système solaire s'est formé en même temps, les météorites dans l'espace n'ont pas été affectées par les intempéries et la tectonique des plaques ici sur Terre.

Les géologues ont utilisé ces objets vierges, tels que la météorite Canyon Diablo (les fragments de l'astéroïde qui ont touché le cratère Barringer) comme un moyen d'atteindre l'âge réel du système solaire, et donc de la Terre. En utilisant le système de datation radiométrique sur ces météorites, les géologues ont pu déterminer que la Terre est 4,54 milliards d'années dans une marge d'erreur d'environ 1%.

Sources:
Comprendre la science - Lord Kelvin
USGS Age of the Earth
Horloge scientifique défaillante de Lord Kelvin
Le rôle de la désintégration radioactive
Casting de l'astronomie Épisode 51: Terre
Formations rocheuses les plus anciennes trouvées