Os humanos têm provavelmente vindo a ponderar a questão da idade da Terra desde que desenvolveram um sentido de tempo. A melhor pesquisa científica até à data sugere que o nosso planeta se formou há cerca de 4.54 biliões de anos. Isso são 4,540,000,000 anos!
Investigadores estudaram as amostras de rochas mais antigas, não apenas da Terra mas também da Lua, assim como meteoritos formados durante o início do sistema solar. Toda essa informação, considerada, foi como determinaram a idade da Terra.
O puzzle da idade da Terra
A Terra esconde bem a sua idade. Hoje, a maioria da crosta é mais recente que o planeta, tendo sido modificada ao longo da história da Terra, por placas tectónicas e erosão, até certo ponto.
Em zonas de subducção ao longo das margens continentais, a crosta oceânica é empurrada para o manto e é derretida. Entretanto, nova crosta é formada em dorsais meso-oceânicas e hotspots. As placas tectónicas são empurradas umas contras as outras, criando montanhas. Correntes e rios transportam rochas desgastadas para planícies e para o oceano, depositando pedras, lama e areia pelo caminho. Ao longo do tempo geológico, sedimentos acumulados podem ficar comprimidos para formar um rocha ou serem puxados para o manto e reciclados.
Olhar para rochas lunares para determinar a idade da Terra
Pristine unaltered rock formations may be impossible to find, but there are still very rare ancient rocks to be found. Zircon crystals from Jack Hills in Western Australia, aged at 4.404 billion years, currently hold the record for the oldest mineral on Earth. In northwest Canada’s Acasta River, some rock samples are as old as 4.031 billion years.
Formações rochosas originais inalteradas podem ser impossíveis de encontrar, mas ainda existem rochas antigas muito raras, para serem encontradas. Cristais de zircónio de Jack Hills na Austrália ocidental, com 4.404 biliões de anos, detêm o recorde de mineral mais antigo da Terra. No Rio Acasta no nordeste do Canadá, algumas amostras de rocha são tão antigas como 4.031 biliões de anos.
Uma rocha lunar, trazida por astronautas da Apollo 14, tinha fragmentos do nosso planeta incorporados. Cientistas pensam que o impacto de um asteroide ou cometa lançou violentamente pedaços da crosta da Terra para o espaço, e pelo menos um pousou na lua. Estudos descobriram que esse fragmentou terá cerca de 4 biliões de anos.
Uma vez que, rochas terrestres ancestrais provavelmente não são remanescentes da crosta original do nosso planeta, os cientistas precisaram de procurar materiais antigos noutro lugar do sistema solar, que não sofreu muita mudança, como as rochas da Terra.
A superfície da lua, apesar do historial de atividade vulcânica e bombardeamentos de meteoritos, tem mais possibilidade de preservar crosta da data da sua criação. Um estudo, publicado em 2019, de rochas trazidas por missões Apollo, sugerem que a lua se formou há cerca de 4.51 biliões de anos, cerca de 50 milhões depois da formação do sistema solar (há 4.56 biliões de anos).
Olhar para meteoritos
Cientistas também olharam para remanescentes do início do sistema solar: meteoritos com inclusões ricas em cálcio e alumínio que se encontravam entre os primeiros corpos sólidos a coalescer ao mesmo tempo que os planetas se começaram a formar em torno do sol jovem. Foram datados em 4.567 biliões de anos.
Como é que os cientistas determinam a idade de uma rocha?
Os cientistas datam rochas utilizando uma técnica denominada de datação radiométrica. Alguns elementos nas rochas são radiativos, e os cientistas usam essa propriedade como um relógio que determina a sua idade. Em grande número, 50% dos átomos radioativos vão decair de uma forma para outra dentro de um determinado período de tempo. Esse intervalo de tempo é denominado de meia-vida.
Por exemplo, U-235 é um isótopo radioativo de urânio. Através de uma série de passos de decadência, torna-se uma forma estável de liderança conhecida por Pb-207. Na gíria química, U-235 é denominado o isótopo pai e o Pb-207 o isótopo filha.
De modo a datar uma rocha, os cientistas medem as quantidade relativas de isótopos pai e isótopos filha, na sua amostra. De estudos anteriores, já sabiam que a semi-vida de U-235 – a quantidade de tempo necessária para que 50% de U-235 se converta em Pb-207 – é 704 milhões de anos. Assim, se a rocha apresentar 50% de U-235 e 50% de Pb-207, a rocha teria 704 milhões de anos. Se a amostra tiver 25% U-235 e 75% Pb-207, a amostra teria 1,408 milhões de anos.
Outro isótopo pai de urânio, U-238 decai para outro isótopo líder denominado por Pb-206, com uma semi-vida de 4.47 biliões de anos. Cientistas utilizaram ambos isótopos de urânio nas suas análises da amostra porque os resultados se verificam mutuamente. Análises de rácios de U-235 para Pb-207 e U-238 para Pb-206 numa amostra, produzirão os mesmos resultados para sua idade.
Um mineral denominado zircon muitas vezes contém U-235 e U-238. No entanto, o isótopo líder não pode ser incorporado na grelha cristalina. Assim, se isótopo líder é encontrado em zircon, só chegou lá por ter decaído de isótopos de urânio. A propriedade similar a uma prisão do zircon torna-o um mineral ideal para utilizar na datação de rochas.
Breve história da busca pela idade da Terra
Chegar ao ponto de conseguir saber a idade da Terra com precisão tão impressionante tem sido uma jornada científica longa.
O Físico William Thomson, também conhecido como Lord Kelvin, conclui, em 1862, que a Terra tem entre 20 e 400 milhões de anos, baseado nos cálculos de quanto tempo demorou para arrefecer do estado de fusão. Houve muita controvérsia à volta deste assunto, uma vez que cientistas começaram a ter em consideração a nova ciência da evolução.
A história da datação radiométrica começou por volta do início do século XX, quando cientistas se encontravam a aprender mais sobre radioatividade. O físico Earnest Rutherford com colegas, foi o primeiro a experimentar realizar medidas numa amostra rochosa em 1904. Descobertas adicionais de radioatividade aprimoraram posteriormente os esforços nas medições. Em 1921, Arthur Holmes demonstrou que a datação radiométrica é um método válido para datar rochas, e sugeriu que a Terra fosse uns milhões mais antiga. Desde os anos 60, a datação radiométrica tem-se tornado o modo dominante de medir a idade das rochas.
Conclusão: Cientistas obtiveram a idade da Terra, 4.54 biliões de anos, principalmente por estudar as rochas mais antigas no nosso planeta e meteoritos formados no início da história do sistema solar. A idade determinada para as rochas é obtida através datação radiométrica.