Giới khoa học ước tính độ tuổi Trái đất bằng phương pháp xác định đồng vị phóng xạ các loại đá trên hành tinh và thiên thạch ngoài vũ trụ.
Trái đất khoảng 4,54 tỷ năm tuổi. Trong quãng thời gian này, hành tinh đã chứng kiến các lục địa hình thành và biến mất, các chỏm băng mở rộng và co lại, sự sống tiến hóa từ những sinh vật đơn bào tới cá voi xanh khổng lồ. Vậy làm thế nào các nhà khoa học biết tuổi của Trái đất?
"Khi bạn là nhà khoa học Trái đất và nhìn vào một tảng đá, nó không chỉ là đá. Tảng đá đó ẩn chứa một câu chuyện mà bạn có thể cố gắng giải mã", Becky Flowers, nhà địa chất tại Đại học Colorado Boulder, cho biết.
Nhiều học giả vĩ đại trong lịch sử từng cố gắng tìm ra phương pháp xác định độ tuổi của Trái đất. Năm 1862, Lord Kelvin sau khi tính toán thời gian nguội đi của Trái đất từ trạng thái nóng chảy ban đầu đã kết luận hành tinh mà chúng ta đang sinh sống hình thành từ 20 đến 400 triệu năm trước, theo Earth Sky.
Sau đó, giới khoa học xác định tuổi Trái đất thông qua các lớp đất đá trong thạch quyển như lát cắt địa chất của một ngọn núi. Phương pháp này có độ chính xác không cao nên đến đầu thế kỷ 20, chúng ta vẫn chưa có câu trả lời chính xác. Nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng độ tuổi Trái đất không phải hàng triệu năm mà là hàng tỷ năm.
Độ tuổi của Trái đất ước tính khoảng 4,5-4,6 tỷ năm. (Ảnh: NASA).
Phương pháp xác định tuổi bằng đồng vị phóng xạ xuất hiện từ cuối những năm 1940 và 1950. Một số nguyên tố hóa học nặng có thể phân rã thành các nguyên tố nhẹ hơn, chẳng hạn như uranium bị phân rã thành chì. Các nhà khoa học có thể phân tích vỏ Trái đất để tính toán hàm lượng uranium và chì. Họ thay những giá trị này cùng với chu kỳ bán rã vào một phương trình toán học nhằm tính toán độ tuổi của đá.
Trong thế kỷ 20, các nhà nghiên cứu tiến hành hàng chục nghìn phép đo độ tuổi bằng đồng vị phóng xạ, cho ra kết quả rằng Trái đất hình thành từ khoảng 3,8 tỷ năm trước.
Sau đó, giới khoa học bắt đầu phương pháp tính độ tuổi Trái đất bằng cách xác định đồng vị phóng xạ các loại đá cổ nhất trên Trái đất. Để tăng độ chính xác, họ còn tìm kiếm thiên thạch đâm xuống Trái đất để đo đồng vị phóng xạ của chúng. Các nhà khoa học tin rằng các thiên thạch này lao vào Trái đất từ thuở sơ khai, có độ tuổi tương đương với hành tinh của chúng ta.
Nhờ những phương pháp trên, các nhà địa chất phát hiện những khoáng chất trên Trái đất có niên đại 4,4 tỷ năm, nghĩa là hành tinh xanh đã tồn tại ít nhất chừng đó. Nhưng tại sao họ cho rằng Trái đất đã hơn 4,5 tỷ năm tuổi, nhiều hơn 100 triệu năm?
Quá trình hình thành Trái đất trong hệ Mặt Trời. (Video: BBC).
Trái đất đã thay đổi rất nhiều trong hàng tỷ năm, đặc biệt là qua các quá trình như kiến tạo mảng, khiến lớp vỏ dịch chuyển, vùng đất mới hình thành từ magma và vùng đất cũ bị kéo xuống trở lại lòng đất. Kết quả là, giới khoa học rất khó tìm thấy những tảng đá từ thuở sơ khai của hành tinh xanh. Chúng đã xói mòn hoặc tan chảy thành vật liệu thô từ lâu.
Tuy nhiên, các nhà khoa học có thể áp dụng phương pháp định tuổi bằng đồng vị carbon để tìm ra niên đại của đá từ những nơi khác trong Hệ Mặt trời. Một số thiên thạch chứa vật chất hơn 4,56 tỷ năm tuổi, đá từ Mặt trăng và sao Hỏa cũng có niên đại khoảng 4,5 tỷ năm.
Những mốc tuổi này khá gần với thời gian mà giới chuyên gia cho rằng Hệ Mặt trời bắt đầu hình thành từ đám mây khí bụi bao quanh Mặt trời sơ sinh. Dựa vào các niên đại tương đối này, họ có thể tổng hợp thành dòng thời gian về quá trình hình thành của Trái đất, Mặt trăng, sao Hỏa và các thiên thể lân cận khác.
Sự chuyển biến từ đám mây bụi nguyên thủy sang hành tinh Trái đất không xảy ra ngay lập tức mà trải qua hàng triệu năm, theo Rebecca Fischer, nhà khoa học Trái đất và hành tinh tại Đại học Harvard. Điều này đồng nghĩa, hiểu biết của con người về tuổi Trái đất không phải là một năm cụ thể mà là khoảng thời gian khi hành tinh xanh bắt đầu thành hình.