Con số chấn động về tuổi thật của Trái Đất

Trái Đất "già" hơn mọi hình dung của con người. Ảnh minh họa: Đinh Hà.

Từ lâu, con người đã luôn tò mò về tuổi đời của Trái Đất. Theo IFL Science, vào năm 1844, nhà vật lý William Thomson (Lord Kelvin) nảy ra ý tưởng đo tuổi dựa trên nhiệt độ. Ông giả định ban đầu Trái Đất là một khối vật chất nóng chảy khổng lồ trong không gian.

Bằng cách tính toán thời gian cần thiết để hành tinh nguội đến trạng thái hiện tại, ông ước tính Trái Đất khoảng 20 triệu đến 400 triệu năm tuổi. Tuy nhiên, con số này mâu thuẫn với nhiều hiểu biết thời bấy giờ về địa chất cũng như thuyết tiến hóa của Darwin (vốn đòi hỏi nhiều thời gian hơn).

Các học giả tôn giáo thậm chí còn đưa ra những con số xa rời thực tế hơn. Ví dụ, vào thế kỷ 16, Tổng giám mục James Ussher đã dựa vào Kinh thánh và các ghi chép lịch sử để tính toán rằng Trái Đất được tạo ra vào hoàng hôn ngày 22/10, năm 4004 trước Công nguyên.

Phải đến thế kỷ XIX, khi hiểu rõ hơn về các quá trình địa chất và tiến hóa, các nhà khoa học mới thực sự đặt câu hỏi về tuổi thọ của hành tinh. Dù các ước tính dựa trên địa chất đã tiệm cận đáp án, song giới khoa học vẫn cần một phương pháp chính xác hơn.

Khoảng năm 1905, nhà vật lý người New Zealand Ernest Rutherford nhận ra có thể dùng uranium và chì làm "đồng hồ". Theo đó, mọi đồng vị của uranium đều không ổn định, chúng phóng xạ và trải qua một hành trình dài để biến thành chì ổn định. Bằng cách tìm những khối đá cổ nhất và đo đạc, giới khoa học có thể xác định được giới hạn tuổi tối thiểu của Trái đất.

Nhà địa chất Rudy Molinek giải thích uranium phân rã thành chì bằng cách đẩy các proton và neutron ra khỏi hạt nhân. Một khi đã biến thành chì, nó trở nên ổn định và không còn phóng xạ.

Quan trọng hơn, chì không thể lọt vào cấu trúc tinh thể của đá zircon khi nó mới hình thành. Do đó, bất kỳ lượng chì nào có trong tinh thể zircon đều phải đến từ sự phân rã của uranium ban đầu. Biết được tốc độ phân rã, các nhà khoa học chỉ cần so sánh lượng uranium và chì trong tinh thể là có thể biết chính xác nó bao nhiêu tuổi.

Uranium-238 có chu kỳ bán rã khoảng 4,5 tỷ năm. Điều này có nghĩa là nếu Trái Đất chỉ vài nghìn năm tuổi, chúng ta sẽ không bao giờ tìm thấy những khối đá chứa lượng chì đáng kể như vậy.

Nghiên cứu của Ernest Rutherford là bằng chứng đầu tiên cho thấy Trái Đất đã tồn tại hơn 1 tỷ năm. Hiện nay, khối đá cổ nhất được tìm thấy tại Canada có tuổi thọ khoảng 4,02 tỷ năm.

Để chính xác hơn nữa, các nhà khoa học còn đo đạc cả những mẫu thiên thạch và đá từ Mặt Trăng (vốn không bị ảnh hưởng bởi sự vận động của lớp vỏ Trái Đất). Dựa trên những bằng chứng này, giới khoa học tin rằng Trái Đất khoảng 4,54 tỷ năm tuổi.