Б. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗРАСТА

Физики и геологи раньше спорили о том, какой возраст следует приписать Земле. Так, в 1799 г. лорд Кельвин отмечал, что для процессов, которые, по мнению геологов, должны были пройти на Земле с момента ее образования, требуется практически неограниченное время. Но как физик он полагал, что со времени отвердения поверхности Земли прошло не более чем 20 млн. лет (см. [115, 300]).

Только после того, как было обнаружено, что долговременным источником тепла могут служить процессы радиоактивного распада, и после того, как Резерфорд в 1904- 1905 гг. ввел надежные методы определения возраста, основанные на ядерных превращениях [787, 2046], стала общепринятой шкала геологического времени. Древнейшие из известных сейчас пород найдены в Южной Африке (3,5 млрд. лет; [839]), Гренландии (3,7 млрд. лет; [1287]) и Миннесоте (3,8 млрд. лет; [716]).

Первым полезным радиометрическим методом был хорошо известный «общий» уран-свинцовый метод. В его основе лежит сравнение количества свинца, накопившегося в породе, с количеством урана, из которого получился этот свинец в той же породе, причем предполагается, что все время с момента своего возникновения порода оставалась нетронутой. Этот грубый метод можно применять к породам, начальное («первичное») содержание свинца в которых было сравнительно небольшим, особенно это верно для урановых руд. Позже метод значительно усовершенствовали, измеряя с помощью масс-спектрометра раздельно разные изотопы и Очень важно, что изотоп свинца не является радиогенным, поэтому по его количеству можно судить об исходном содержании свинца в минерале.

Другие важные методы, основанные на явлении радиоактивного распада, — это калий-аргоновый и рубидий-стронциевый. При датировании трековым методом [593, 594] сопоставляют число треков в соответствующем минерале, сосчитанное под микроскопом после травления, с содержанием

урана в минерале. В земных минералах треки возникают при спонтанном распаде фрагменты распада несут при этом гораздо больше энергии, чем -частицы от урана, так что при правильно выбранной методике выявляются только эти фрагменты.

Методы для определения возраста Земли основаны на содержании радиогенного свинца в целом («породном») свинце [678, 873, 885, 886, 1409, 2046]. Рассуждения в их самой современной форме идут при этом примерно так. Вначале земной имел такой же изотопный состав, как и обнаруживаемый сейчас в тех метеоритных минералах, которые практически лишены (Для простоты мы не будем принимать во внимание). При некоторых условиях доля радиогенного в любой пробе породного (из не содержащих урана минералов) зависит: 1) от промежутка времени, прошедшего между образованием Земли и образованием данной породы, и 2) от содержания в той части Земли, где добыт радиогенный до того, как образовался этот минерал. В принципе мы имеем два уравнения с двумя неизвестными. Во-первых, мы можем измерить стандартными радиометрическими методами возраст породы (от настоящего времени!). Во-вторых, соотношение количеств радиогенного (образовавшегося из и радиогенного (образовавшегося из в породе определяется только интервалом времени, прошедшего между образованием Земли и данной породы, поскольку оба изотопа возникли из одного запаса Из серий таких анализов разных пород рассчитан возраст Земли, составляющий примерно млрд. лет. Сейчас принята величина 4,66 млрд. лет [1716]. Даже если считать, что Земля вначале была холодной, твердая кора не может быть значительно моложе, так как охлаждение сначала должно было идти довольно быстро.

Самый большой возраст метеоритов близок к возрасту Земли [45—47, 679, 995, 1716, 1892, 1937, 2026]. Возраст древнейших лунных пород [57, 1845] имеет тот же порядок. Учитывая такую согласованность всех данных, можно принять, что таков возраст нашей планетной (солнечной) системы, какой мы ее сейчас знаем.

Любопытно, что древнейшие породы, найденные на Земле, значительно моложе древнейших метеоритных и лунных пород. Возможно, в ранней истории Земли происходили какие-то катастрофические события, сопровождавшиеся захватом Луны Землей; затем последовало интенсивное разогревание и связанные с этим интенсивные вулканические процессы [34, 386, 388, 1713, 1881]. Это событие могло значительно

ускорить разделение Земли на ядро и кору. Оно могло также уничтожить всякие свидетельства о ранней коре, гидросфере и атмосфере. Не ясно, почему в этом случае не были уничтожены древние части лунной коры. При этом нелегко было бы выжить и земным организмам.