Kuidas geoloogid suudavad mõõta Maa vanust?

Vastus peitub radioaktiivsuses, mis tähendab ebastabiilsete aatomituumade iseeneslikku lagunemist. See lagunemine toimub aga kindla kiirusega ehk me teame, kui kaua kulub aega, et pool radioaktiivse elemendi aatomitest oleks lagunenud. Seda aega nimetatakse poolestusajaks (joonis 1).

Joonis 1. Radioaktiivse elemendi lagunemine.

Teatud mineraalid suudavad tekkimise hetkel oma kristallstruktuuri „lukustada” väikeses koguses radioaktiivseid elemente, seejuures aga ei sobitu nendesse kristallidesse radioaktiivsete elementide lagunemisel tekkivad aatomid.

Toon siinkohal ühe näite. Tsirkoon on magmalise tekkega mineraal, mille idealiseeritud keemiline valem on ZrSiO4, kuid tegelikult asendub tsirkoonium (Zr) sageli uraaniga. Uraan (U) on radioaktiivne element, mis laguneb järjest radioaktiivseteks tütarelementideks, kuni lõpuks tekib plii (Pb), mis on stabiilne ja edasi ei lagune. Plii aga oma omaduste tõttu tsirkooni kristallstruktuuri ei sobitu, seega tsirkoonis tekkimise hetkel on plii sisaldus null. Aegamööda aga uraan laguneb ning selle kogus hakkab vähenema ja samas plii kogus suurenema. Seega, mõõtes tsirkoonis U ja Pb suhet, on võimalik teada mineraali tekkeaega ehk vanust. 

Vaata sellekohast lühikest videot alates 3:46. Video on inglise keeles.

Selleks, et leida Maa vanust, tuleb aga leida tsirkooni mineraal, mis oleks tekkinud samal ajal kui Maa. Paraku on see sisuliselt võimatu, sest tulenevalt laamtektoonikast toimub maakeral pidevalt osade kivimite ülessulamine ja samas uute kivimite teke, mis ajapikku hävitab jälgi mineviku sündmustest. Teadlased eeldavad, et Päikesesüsteemis liikuvad meteoriidid on tekkinud samal ajal planeetidega ja just meteoriitide vanuse järgi on määratud Maa vanus. Kõige vanemaks Maalt leitud mineraaliks on 4,375 miljardi aasta vanune tsirkoonitera, mis on pärit Austraaliast Jack Hillsist. Selleks, et leida seda kõige vanemat mineraali, mõõtsid teadlased üle 100 000 tsirkoonitera, millest vaid kolm tera küündisid peaaegu 4,4 miljardi aastani. On aga vägagi tõenäoline, et vanim mineraal on veel endiselt leidmata.

Joonis 2. Üks Jack Hillsist leitud tsirkooniteradest. Allikas: Livescience

Autor: 

Lauri Joosu (lauri.joosu@gmail.com)