GeoExplorer

Tag: badania meteorytów

Czy meteoryty stworzyły Ziemię? (2)

by on Lis.10, 2014, under Galimatias

impakt„Biblia vs Nauka”
Idea teologa Jamesa Usshera, który wyliczył na podstawie zapisu biblijnego, że Ziemia została stworzona w roku 4004 p.n.e., panowała niepodzielnie do XIX w. Ale tak naprawdę to nawet dzisiaj są tacy, którzy ignorują przytłaczające dowody naukowe i twierdzą, że biblijne legendy przekazują prawdziwą opowieść o powstaniu i historii Ziemi.
Ziemia liczy miliardy lat. Jest to pogląd obecny. Przyjmowany obecnie wiek Ziemi, równy 4,5 miliarda lat, został ustalony dopiero w połowie lat pięćdziesiątych. Precyzyjne jego określenie jest problemem bardzo skomplikowanym technicznie, lecz zasadniczo opiera się na tym, że naturalnie występujące izotopy promieniotwórcze ulegają rozpadowi ze stałą prędkością.

Izotopy
Jeżeli znane jest dobrze tempo rozpadu, można zmierzyć, ile produktu rozpadu nagromadziło się w próbce w danym czasie i w dość prosty sposób określić wiek. Warto tutaj zaznaczyć, że istnieje kilka izotopów występujących w zwykłych skałach, które mogą posłużyć do datowania. Izotopy danego pierwiastka mają te same właściwości chemiczne, lecz nieco różną budowę jądra. Nie wszystkie izotopy są promieniotwórcze, czyli nie wszystkie się rozpadają, tworząc nowe izotopy innego pierwiastka. Dwa najlepiej znane pierwiastki mające promieniotwórcze izotopy to: tor i uran. W czasie rozpadu promieniotwórczego przekształcają się one w izotopy ołowiu. Tak więc część ołowiu występującego na Ziemi, a tak naprawdę w całym Układzie Słonecznym, nie istniała w momencie powstania Ziemi, lecz została stworzona w czasie geologicznym w procesie stopniowego rozpadu toru i uranu.
Ponieważ każdy z izotopów toru i uranu przechodzi w ołów w innym tempie, próbki zawierające owe pierwiastki mają wbudowane niezależne „zegary” geologiczne, którymi można się posłużyć do określenia ich wieku. Oznacza to również, że dokładna mieszanka izotopów ołowiu w konkretnym materiale jest zwykle inna niż w pozostałych i zależy od jego wieku oraz ilości toru i uranu w nim zawartych.Meteoryty
W latach 50-tych XX w. Clair Patterson z California Institute of Technology w Pasadenie odkrył, że zarówno meteoryty, jak i próbki pochodzące z Ziemi charakteryzuje taka sama zawartość izotopów ołowiu. Używając specjalnie dobranych próbek, aby reprezentowały tak ściśle, jak to tylko możliwe, przeciętne ilości izotopów ołowiu na Ziemi, wraz z serią próbek chondrytowej grupy meteorytów, Patterson odkrył systematyczne zależności wskazujące na to, że wszystkie ciała – Ziemia i różne chondryty – musiały powstać ze wspólnej pierwotnej materii 4,5 – 4,6 miliarda lat temu.

Wiek Ziemi
Odkrycie Pattersona było niezwykle ważne dla geologii. Nie tylko pozwoliło ustalić wiarygodny wiek Ziemi, lecz również powiązać narodziny naszej planety z powstaniem innych materiałów Układu Słonecznego. Jeden z pierwszych badaczy, XVIII-wieczny arystokrata i znakomity geolog James Hutton powiedział, że nie znajduje „śladów początków ani zapowiedzi końca”. Badania Pattersona ustaliły jednak w sposób zdecydowany, kiedy nastąpił początek. I choć od lat 50-tych XX w. w dziedzinie badań izotopów promieniotwórczych odnotowano ogromny postęp techniczny, podstawowe wnioski Pattersona pozostają niepodważone.
Liczbę 4,5 miliarda lat bardzo łatwo wypowiedzieć. Ludzie, studenci i profesorowie oswoili się z nią, lecz jest to liczba ogromna, o wiele za duża, aby ja pojąć z perspektywy dostępnej człowiekowi. Zapisana z zerami daje nieco lepsze wyobrażenie o wieku Ziemi: 4 500 000 000 lat. Cztery i pół miliarda monet jednogroszowych utworzyłoby stos wysoki na około 6,5 tysiąca km – to nieco więcej niż odległość z powierzchni Ziemi do jej centrum.

Archaik i cyrkony
Pierwszą dużą jednostką czasu geologicznego jest archaik, trwający od momentu powstania Ziemi a kończący się 2,5 miliarda lat temu, czyli obejmujący w przybliżeniu 44% historii naszej planety. Choć wiemy już, kiedy powstała Ziemia, to nie znamy zapisu skalnego prawie 600 milionów lat od powstania naszej planety. Jak dotąd najstarsze próbki skał znalezione na Ziemi pochodzą z Terytoriów Północno-Zachodnich w Kanadzie. Ich wiek został określony na podstawie analizy zawartych w nich izotopów ołowiu na nieco powyżej 3,9 miliarda lat. Skały te uległy silnemu metamorfizmowi, tak że trudno jest powiedzieć cokolwiek o ich pochodzeniu. Nie różnią się jednak zdecydowanie od wielu typowych skał kontynentalnych młodszego wieku. Wiemy więc dzieki nim, że 3,9 mld lat temu istniały co najmniej pewne fragmenty skorupy kontynentalnej. To kiedy powstały pierwsze kontynenty od dawna intryguje naukowców. Nie ulega wątpliwości, że skorupa kontynentalna powiększała się i zmieniała w czasie geologicznym. Prawdopodobnie nawet przed powstaniem skał liczących 3,9 mld lat istniały jakieś małe kontynenty.
Wskazówki prowadzące do takiego wniosku są rzadkie, słabe i prawie trudne do odkrycia, lecz gdzie należy ich szukać? Używając teraźniejszości jako okna w przeszłość. Wiadomo, że produkty erozji gromadzą się na krawędziach kontynentów i nie ma żadnego powodu aby podejrzewać, że w przeszłości było inaczej. Nawet te najwcześniejsze kontynenty musiały mieć plażę. Istnieje więc pewna szansa, że jeżeli niektóre z owych bardzo starych osadów się zachowały, to mogą zawierać ziarna mineralne wyerodowane z jeszcze starszych kontynentów. Jedna z grup geologów natrafiła na właściwe źródło w piaskowcach sprzed 3,6 mld lat w zachodniej Australii. Niektóre z ziaren w owych skałach są znacznie starsze niż sam piaskowiec i wyraźnie przeszły wiele cykli erozji, osadzania, lityfikacji, wypiętrzania i ponownej erozji. William Compston i jego koledzy z Narodowego Uniwersytetu Australijskiego w Canberze stwierdzili, że niektóre ziarna odpornego na wietrzenie minerału – cyrkonu – z tych starych piaskowców liczą sobie od 4,1 – 4,3 miliarda lat.

tekst: Piotr Gall

Leave a Comment :, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , więcej...

Czy meteoryty stworzyły Ziemię? (1)

by on Lis.07, 2014, under Galimatias

meteorytSpadki
Meteoryty są częstsze niż można sądzić. Liczba okazów w prywatnych i publicznych kolekcjach sięga tysięcy i stale przybywają nowe. Spadające gwiazdy na nocnym niebie to zwykle małe meteoroidy rozgrzane w wyniku tarcia do białości i ulegające spaleniu w czasie przelotu przez ziemską atmosferę. Niewiele z nich przeżywa tę podróż i ląduje na powierzchni. Dziesiątki tysięcy meteorytów, być może nawet 100 tysięcy, spada każdego roku na kontynenty, a jeszcze więcej wpada do oceanów. Większość z nich jest jednak bardzo mała i nigdy się ich nie znajduje. Te, które znaleziono, są najczęściej wielkości ziarna grochu, rzadziej piłki do koszykówki lub nawet znacznie większe. W miarę jak Ziemia staje się coraz gęściej zaludniona, coraz więcej spadających meteorytów natychmiast odszukuje się i rozpoznaje. Niektóre uderzały nawet w samochody i domy.

Antarktyda
Jednym z najbogatszych źródeł meteorytów do badań naukowych jest w ostatnich latach Antarktyda. Meteoryty spadające na czapę lodową grzęzną w śniegu i lodzie, w końcu przenoszone są jednak przez lodowce, sunące wolno od bieguna w kierunku morza. Początkowo strumień lodowy pogrąża je głęboko pod powierzchnią, lecz tam, gdzie lód napotyka pogrzebane grzbiety górskie, wędrują wraz z nim ponownie ku górze. W takich regionach silne suche wiatry Antarktydy dokonują ablacji lodu bardzo szybko od chwili jego pojawienia się na powierzchni. Jednakże meteoryty niesione przez lód pozostają. Te z nich, które spadły na Ziemię w ciągu tysięcy lat, w wyniku tego procesu mogą gromadzić się na małym obszarze, a ponieważ w tym morzu lodu wokół jest niewiele innych skał, łatwo je zauważyć. Naukowcy z kilkunastu krajów organizują co rok w czasie południowego lata ekspedycje na Antarktydę, aby za pomocą skutera śnieżnego lub helikoptera poszukiwać skarbów – meteorytów.
Rok 2013 – belgijska stacja badawcza Princess Elisabeth Antarctica. Ośmiu naukowców natrafiło na kamienny meteoryt, przeczesując pod koniec stycznia lodowiec Nansen Ice Field w odległości około 140 km na południe od stacji. W trakcie 40-dniowej ekspedycji znaleźli aż 425 meteoryty, ważące w sumie 75 kg. Ten największy był znaleziskiem zaskakującym, nie tylko ze względu na wagę (18 kg!) ale dlatego, że zwykle nie znajduje się tak dużych meteorytów w Antarktyce. To największy taki okaz znaleziony na Antarktydzie Wschodniej od 25 lat. Znaleziony meteoryt jest chondrytem zwykłym. Jego zewnętrzna warstwa uległa erozji, dzięki czemu naukowcy zyskali wgląd do wnętrza. Jak podaje Princess Elisabeth Antarctica, liczba znanych, odkrytych dotychczas meteorytów wynosi 56.500, z czego w samej Antarktyce było ich 38.500. Wśród tych antarktycznych tylko 30% ma masę większą niż 18 kg. W ciągu roku znajduje się około tysiąca meteorytów ważących mniej niż 10 dkg i około stu ważących do kilograma.AntarktydaChondryty
W przeszłości przypisywano meteorytom specjalną moc – jako przybywające z niebios, uważano je za wysłanników bogów. Później stwierdzono, że tak jak kamień z Rosetty, zawierają informacje o najwcześniejszej historii Układu Słonecznego. Chociaż istnieje wiele odmian meteorytów, niektóre wydają się w zasadzie nie zmienione od momentu ich powstania 4,5 miliarda lat temu, mniej więcej w tym czasie, kiedy formowała się Ziemia. Najprawdopodobniej ich skład jest bardzo zbliżony do oryginalnego materiału, z którego nasza planeta powstała w procesie akrecji. Meteoryty choć pozornie wyglądają jak zwykłe skały, nie są nimi. Przeciwnie, to zadziwiający wysłannicy z przeszłości, którzy mogą opowiedzieć nam wiele o czasach, kiedy Układ Słoneczny dopiero się tworzył.
Chondryty, bo tak nazywają się najbardziej prymitywne meteoryty, uważa się za fragmenty materiału z pasa planetoid, leżącego pomiędzy Marsem a Jowiszem. Zbudowane są głównie z minerałów częstych w ziemskich skałach, lecz zawierają również metaliczne żelazo, bardzo rzadko występujące w stanie rodzimym na powierzchni Ziemi. Żelazo topi się w temperaturze niższej niż wiele pospolitych minerałów. Większość metalicznego żelaza dostarczanego w materiałach chondrytopodobnych na tworzącą się Ziemię podczas akrecji uległa stopieniu i opadła do centrum planety, tworząc jądro.

Skład i budowa Ziemi
Ponieważ Ziemia zbudowana jest z różnych chemicznie fragmentów, takich jak jądro, płaszcz oraz skorupa i ponieważ możemy pobrać próbki tylko najbardziej zewnętrznych z nich, określenie ogólnego składu chemicznego planety było trudnym zadaniem. Chondryty jednak mogą być analizowane w laboratorium. Jeśli na prawdę reprezentują one materiał, który w wyniku akumulacji stworzył Ziemię, wówczas ich analiza pomoże nam określić skład chemiczny całej Ziemi i jest to na prawdę zdumiewająca perspektywa. Lecz czy rzeczywiście reprezentują one przeciętną materię Układu Słonecznego, która musiała być pierwotnym składnikiem Ziemi? Istnieją mocne dowody na to, że tak jest naprawdę. Dostarczają ich badania Słońca, które zawiera prawie całą masę systemu, a wiec jest z definicji przeciętnym materiałem Układu Słonecznego.
Analizując wysłane przez Słońce światło, zdołaliśmy uzyskać ogromna ilość informacji o jego składzie chemicznym. Z wyjątkiem małej liczby pierwiastków, które występują w postaci gazowej, względna ich zawartość w chondrytach jest prawie dokładnie taka sama jak na Słońcu, co stanowi dobrą wskazówkę, że owe materiały nie uległy żadnemu znaczącemu frakcjonowaniu chemicznemu. Tak więc badania meteorytów, w połączeniu z wiedzą na temat gęstości wnętrza Ziemi, uzyskaną w wyniku badań sejsmicznych, umożliwiły nie tylko określenie ogólnego składu chemicznego Ziemi, lecz nawet poznanie budowy obszarów, z których nigdy nie pobrano próbek, takich jak głęboki płaszcz i jądro.

tekst: Piotr Gall

Leave a Comment :, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , więcej...

Szukasz czegoś?

Użyj poniższego formularza:

Nadal nie znalazłeś tego, czego szukasz? Zostaw komentarz w notce, lub skontaktuj się z nami a zajmiemy się tym.

Blogroll

Kilka bardzo polecanych stron...