Lurraren adina

Lurra, gure planeta, gaur egun Apollo 17tik ikusita.

Lurraren adinak planeta sortu zenetik gaur egun arte igaro den denbora adierazten du. Geologoek eta geofisiko modernoek uste dute Lurraren adina 4.540±50 milioi urtekoa dela. Datazio hau, 128 hafnioaren gainbeheraren ondorioz sortzen den 182 Wolframean oinarritua dagoena, John Rudgek zehaztu zuen, Cambridgeko Unibertsitateko Lurreko Zientzien Saileko zientzialariak, 2010ean. Hala, Rudgek aurreko datazioa, Lurrak 4540 ± %1 milioi urte zituela adierazten zuena, 70 milioi urtetan murriztu zuen. Datazio hori meteoritoetatik eratorritako materialei esker eskuratu zen, aipatzeko da, material hauek direla Lurraren zein Ilargiaren adina zehazteko erreferentziarik onenak, izan ere, ezagutzen diren laginik zaharrenak dira. Aurreko datua lortzeko, datazio erradiometrikoak baliatu ziren.

Zientzialariek ez dakite zehazki noiz sortu zen Lurra, une horren bila dabiltza. Lehen Eoia, Eoi Hadearra, planetaren lehen garai geologikotzat hartzen da.

Zientzia iraultzaren etorrerak eta datazio erradiometrikoen metodoen garapenak bat egin zutenean, uranioan aberatsak ziren mineralen laginetan neurketak egin ziren, berun kopurua jakitearren. Lagin hauek aztertuz, batzuk 1000 milioi urte baino gehiago zituztela jakin zen. Mota honetako mineralen artean aztertu den zaharrena, Mendebaldeko Australiako Jack Hillsen aurkitutako zirkoniozko kristal txiki bat izan da, honek, gutxienez, 4404 milioi urte eduki beharko lituzke. Eguzkiaren distira eta masa beste izar batzuenarekin alderatuz, zientzialariek, gure eguzki-sistema aipatutako kristala baino gazteagoa izan beharko lukeela ondorioztatu zuten. Kaltzio-aluminiozko (Ca-Al) osagaiek, eguzki-sisteman eratutako meteorito zaharrenen osagaiek, 4567 milioi urteko adina dute, datu hau baliatu dezakegu eguzki-sistemaren adina zehazteko eta beraz, Lurraren adinari buruz mintzatzean goi-kota gisa erabili dezakegu.

Hipotesi baten arabera, Lurraren eraketa Ca-Al ugari duten osagaiak zein meteoritoak sortu eta handik gutxira hasi zen. Lurra planeta gisa eratu zen une zehatzaren bila dabiltza zientzialariak, baina hala ere, oraindik ez dago argi. Teoria batzuen arabera, Lurrak bere burua osatzeko milioi urte gutxi batzuk behar izan zituen, beste batzuk ordea, zenbakia ehun milioi urtera ere handitzen dute. Zaila da, halaber, Lurraren gainazaleko harri zaharrenen adina zehaztea, oso litekeena baita, urteen poderioz, mineral gazteago batzuekin nahastu izana. Litekeena da, Kanadaren iparraldean dagoen Acasta Gneiss, gure planetaren gainazalean aurki dezakegun haitzik zaharrena izatea.

Kontzeptu geologiko modernoen garapena

Charles Lyell, aktualismoaren sustatzailea eta sortzailea.

Estratuen azterketek eta arroka eta sedimentuen geruzen formazioak, gure planetak bere izate osoan zehar aldaketa ugari pairatu dituela ulertarazi zien naturalistei. Geruza horiek, sarritan, izaki ezezagunen fosilizaturiko aztarnak izaten dituzte, eta, ondorioz, hurrengo geruzak behatu ondoren, hauek barnean dituzten fosilizaturiko organismoak aztertuz, garaien artean gertaturiko aldaketak antzemateko aukera dute zientzialariek. Dagoeneko K.A. VI. mendean, Xenofanesek, fosilen geruzak aipatutako moduan interpretatzen zituen.

XVII. mendean naturalistek ikuspegia aldatu zuten, izan ere, garai honetan estratuen eta geruzetan harrapatutako fosilen arteko lotura aintzat hartzen hasi ziren, adibide gisa jar dezakegu Nikolas Steno, gizon hau izan baitzen lehenengoetarikoa pausu hori ematen. Bere behaketetan oinarrituta, kontzeptu estratigrafiko garrantzitsuak sortu zituen, beranduago, oinarrizko printzipio bihurtuko zirenak: «gainezartze printzipioa» eta «jatorrizko horizontaltasunaren printzipioa». 1790. urtearen inguruan, William Smith naturalista britainiarrak hipotesi hau formulatu zuen: toki arras desberdinetan kokatutako bi arroka-geruzek antzeko fosilak badituzte, oso gertagarria da biak garai berekoak izatea. Gero, William Smithen iloba eta ikasleak, John Phillipsek, aipatutako teknika baliatuz Lurraren adina ondorioztatzen saiatu zen, haren arabera, gure bizilekuak 96 milioi urte eduki beharko lituzke.

XVIII. mendearen erdialdera, Mikhail Lomonosov naturalistak, Errusiako zientziaren sortzailetzat jotzen den zientzialariak, Lurra unibertsoa bera baino lehenago eta modu independentean eratu zela babestu zuen. Lomonosoven ideiak espekulazio-izaerakoak ziren nagusiki, baina 1779an, Buffon Kondea naturalista frantziarrak, Lurraren adina kalkulatzeko esperimentu bat gauzatu zuen: tamaina txikiko globo bat sortu zuen, gure planetaren antzeko osaera zuena, ondoren bere hozte-abiadura neurtzeko. Teknika honen arabera, Lurrak 75 000 urte izan beharko lituzke.

Beste hainbat naturalistek Lurraren historia eraikitzeko hipotesiak erabili zituzten, beraien denbora-sekuentziak zehaztasun gutxikoak zirela jakinda, izan ere, ez zekiten planetaren estratu bakoitza sortzeko zenbat denbora behar zen. 1830ean, Charles Lyell geologoak, aurrez James Hutton filosofo eta naturalista eskoziarrari bururatu zitzaizkion zenbait ideia oinarri hartuta, Lurraren ezaugarriak betiereko aldaketan daudela esan zuen, higadura eta etengabeko eraberritze prozesuei esker, eta aldaketa hauen erritmoa, gutxi gorabehera, konstantea zela. Ideia honek garaiko gizartearen pentsamenduaren kontra talka egin zuen, tradizionalki, Lurraren historia zerbait estatikoa bezala irudikatu zelako eta planetaren ezaugarriak aldatzeko bide bakarra noizean behin gertatzen ziren hondamendi naturalak zirela uste zelako. Hala ere, naturalista ugarik Lyellen ideia aintzakotzat hartu zuten eta poliki-poliki Lurarren bilakaera etengabeko aldaketaren ondorio zela sinisten zuten zientzialarien talde sendo bat sortu zen, zientzialari "uniformista"-z osatua.

Lehenengo kalkuluak fisikari, biologo eta geologoen eskutik

William Thomson edo Lord Kelvin. Lurraren adinaren inguruan ekarpen nabaria egin zuen.

Mineralen historiarako sarreran (1774) Buffonek Lurraren adina kalkulatu eta gutxienez 180 000 urte zituela esan zuen. Gaur egungo ikuskeratik begiratuta, oso datu txikia den arren, bere garaian zifra handia zen, XVII. mendearen hasieran Usher artzapezpikuak Bibliako kontaketatik abiatuta egin zuen kalkulutik oso urrun zegoelako. Hala ere, Kantek, bere Kosmogonia (1775) lanean, planetak milioika eta ehunka milioka urte zituela aipatu zuen.

1862an, Glasgowko William Thomson fisikariak (geroago Lord Kelvin izena jasoko zuenak) Lurraren adina 24 eta 400 milioi urte artean kokatzen zuten kalkulu batzuk argitaratu zituen. Fisikari ospetsu honek, Lurra, hasierako une haietan, harri urtuz osatutako suzko bola bat bezala irudikatu eta planetak hozteko, teorian, beharko zuen denbora kalkulatu zuen.

Hautespen naturalak eraldatzen ditu bizidunak, Darwinen eboluzioaren teoriaren arabera.

Geologoek zailtasunak zituzten Lurraren itxurazko gaztetasuna onartzeko. Biologoek, haien zientziaren ikuspegitik, errazagoa zuten gaztetasun hori onartzea, baina 100 milioi urte epe laburregia bezala ikusten zuten, onargarria izateko. Garai haietan, Charles Darwinek Lyellen lanak aztertu eta bere eboluzioaren teoria ospetsua argitaratu zuen, honek, izaki bizidunen jatorria azaltzerakoan hautespen naturala erabiltzen du kausa nagusitzat, hau da, bizidunak ingurunearen hautaketa baten ondorio direla babesten du. Prozesu hori [hautespen naturala] azaltzerakoan, ondorengo argudioak erabiltzen ditu: naturan biziraun dezaketen baino espezie gehiago jaiotzen dira eta beraz, bizirauteko lehia sortzen da, ausazko aldaketa onuragarriak jasotzen dituen bizidun orok abantailak izango ditu lehia horretan, hala, aldaketa duen espeziea ugaldu eta zabalduko da. Bestela esanda, inguruneak berekiko hobeto egokitzen diren espezieak saritzen ditu eta epe luzean, aldaketak pilatzen joango direnez, erreferentziatzat genuen bizidunak, aldaketen ondorioz, espezie desberdinei bidea zabalduko die. Gaur egun jakina da, aldaketa horiek ausazko mutazio genetikoen edo moldaeren bidez eskuratzen direla. Aipatzekoa da, hautespen naturala ez dela inoiz gelditzen, baina aldaketa nabariak eratzeko denbora tarte luzeak behar dituela. Lurraren adinaren gaira itzuliz, 400 milioi urte bizitza garatzeko denbora gutxiegi zela pentsatzeak bere logika zuen.

1869an, Thomas H. Huxley izeneko zientzialari eta Darwinen defendatzaile sutsu batek, Thomsonen kalkuluei eraso zien, bere aburuz, kalkuluek zehatzak eta onargarriak ziruditen arren, oinarritzat uste okerrak zituzten. 1856an Hermann von Helmholtz fisikari alemaniarrak eta beranduago, 1892an, Simon Newcomb astronomo kanadarrak beraien kalkuluak aurkeztu zituzten, 22 eta 18 milioi urte, hurrenez hurren. Bakoitzak, modu independentean, Eguzkiak egungo diametroa eskuratzeko beharko zuen denbora kalkulatu zuten. Ikusten den bezala, kalkulu hauek Thomsonenak berresten zituzten. Akats larri bat zuten ordea; haien iritziz, Eguzkiak igortzen duen distira bere erakarpen grabitazionalaren ondorioz sortutako beroak eragina zenez, ez zuten kontutan hartu gaur egun onartuta dagoen fusio nuklearraren bidezko ekoizpena, une haietan zientziarentzat ezezaguna zelako.

Beste zientzialari batzuek ere Thomsonen estimazioak babestu zituzten. Cambridgeko Unibertsitateko astronomoak, George H. Darwinek (Charles Darwinen semea) Lurra eta Ilargia oraindik ere masa likidoak zirenean batuta zeudela proposatu zuen eta ondoren, banandu zirela. Hori esateko zenbait kalkuluetan oinarritu zen, zehazki, marea-marruskadura ereduak erabili zituen Lurrak hogeita lau orduko eguna ezartzeko beharko zuen denbora jakiteko (Lurrak duela 4000 milioi urte sei orduko eguna zuen). Kalkulu horien arabera, Lurrak ezin zituen 56 milioi urte baino gehiago eduki, hau da, Thomsonen balioa babesten zuten.

1899 eta 1900. urteen artean, Dublingo Unibertsitateko John Joly jaunak ozeanoek, higadura prozesuen bidez, gatza metatzeko duten erritmoa kalkulatu zuen eta gure planetaren gainazalaren osagai nagusi diren ozeanoek, 80 eta 100 milioi urte artean eduki beharko lituzketela azpimarratu zuen.

Datazio erradiometrikoaren aurkikuntza

Sarrera

Arroka mineralek, logikoa den bezala, elementu jakin batzuk dituzten bitartean, beste batzuk ez dituzte. Baina arroka batek bere barnean dituen isotopoen indargabetze erradioaktiboaren bidez, hasiera batean arrokak ez zituen elementuak agertu daitezke. Indargabetze hauen produktu egonkorraren kontzentrazioa neurtuz eta bataz besteko biziaren datua eta indargabetzen den elementuaren hasierako kontzentrazioa ditugularik, arroka baten adina zehaztu daiteke. Indargabetze erradioaktiboen ondorioz sortzen diren produktu arruntenak argona (potasio-40aren indargabetze-kateei esker sortua) eta beruna (uranioaren eta torioaren indargabetzearen ondorioz sortua) dira. Arroka urturik badago, hau Lur planetako mantuan ohikoa da, indargabetze erradioaktiboen bidez sortutako produktu egonkorrek ihes egin dezakete edo berrantolatuak izan daitezke. Beraz, Lurreko arroka zaharraren adina Lurraren adinaren gutxieneko kota da, betiere, arroka bat planeta bera baino zaharragoa ezin dela izan suposatuta.

Kronologia

Canyon Diablo meteoritoa, orain dela 4.530 eta 4.580 milioi urte inguru sortua.

Dena aldatu zen 1903an deskubritzean elementu erradioaktiboek beroa etengabe igortzen dutela. Hurrengo urtean, Ernest Rutherfordek iradoki zuen harrien adinak kalkulatzeko metodo bat eman zezakeela elementu erradioaktiboek beren desintegrazio-produktuekiko zuten ugaritasun-ratioak. Robert John Struttek eta bere ikasle Arthur Holmesek Rutherforden ideia garatu zuten. 1911rako Holmesek erabilia zuen uranio/berun ratioa Kanbriarraurreko hainbat harriren adinak kalkulatzeko. Antza, harrietako batek 1600 milioi urte zituen.

Lurraren adinaren jauzi itzel horrek ekarri zuen zientzialari asko hasieran eszeptiko agertzea. Hogei urte geroago, neurri batean Holmesen lanari esker, geologo gehienek onartu egiten zuten datatze erradioaktiboa metodo fidagarriena zela harrien adina eta Lurrarena berarena zehazteko. Datatze erradioaktiboa berresteko erabakigarriak izan ziren 1913an isotopoak deskubritzea eta 1930eko hamarkadan masen espektrometro modernoa garatzea.

1940ko hamarkadan, metodo erradioaktiboak jada ezarriak zituen Lurraren adinaren muga batzuk, 4000 eta 5000 milioi urteren artean. 1956an Clair Cameron Pattersonek lurraren azaleko isotopoak alderatu zituen bost meteoritoren isotopoekin. Hori oinarri hartuta, ondorioztatu zuen bai Lurraren adina, bai meteoritoena 4.550 ± 70 milioi urtekoa zela. Geroagoko zehaztapen guztiek berresten dute Pattersonen datua, gaur egun oro har onartutako balioa 4.540 ± 50 milioi urtekoa delarik.

Arthur Holmes eta datazio erradiometrikoaren garapena

Boltwoodek bere lana geologia gaietan espezializatutako aldizkari garrantzitsu batean argitaratu bazuen ere, komunitate geologikoak ez zuen interes handirik erradioaktibitatearekiko. Horregatik, Boltwoodek ez zuen ahalegin gehiago egin datazio erradiometrikoari zegokionean, eta beste gainbehera-kate batzuk ikertzen jardun zuen. Bestalde, Rutherfordek Lurraren adinaren gaian interesa izan zuen arren, ez zuen lan gehiago egin horren inguruan.

1910. urtera arte, Robert Struttek Rutherforden helio-metodoaren inguruan lanean jarraitu zuen, azkenean gaia utzi zuen arte. Hala ere, Arthur Holmesek, Strutten jarraitzailea, datazio erradiometrikoan interesatu zen, eta horretan lanean jarraitu zuen gainerako zientzialariek utzi zutenean. Holmes berunezko datazioan zentratu zen, ez baitzuen itxaropen handirik helioaren metodoan. Arrokei buruzko neurketak egin zituen eta 1911n ondorioztatu zen zaharrenak (Ceilanen lagin bat) 1600 milioi urte zituela. Kasu honetan, kalkulu horiek ez ziren oso fidagarriak, besteak beste, arrokak, solidotu zen unean, uranioa baino ez zuela suposatu baitzen.

1913an are gertakari garrantzitsuago bat gertatu zen, elementuek hainbat aldaera edo "isotopo" erabiltzen zituztela erakusten zuten zenbait kalkulu eta ikerketaren emaitza argitaratu baitziren. 1930eko hamarkadarako, isotopoek "neutroiak" izeneko partikula neutroekin osatutako nukleoak zituztela frogatu zen. Urte horretan bertan argitaratu ziren zenbait lan eta ikerketek indargabetze erradioaktiboek betetzen dituzten legeak aurkeztu zituzten, hala, indargabetze-kateen edo gainbehera-kateen identifikazio are zehatzago bat ahalbidetuz.

Geologo askok uste zuten aurkikuntza berri horiek datazio erradiometrikoa konplexuegia egiten zutela, eta beraz, praktikan aplikaezina. Alabaina, Holmsek aurkikuntza hauek bere teknikak hobetzeko tresna boteretsuagoak ematen zizkiotela uste zuen, eta bere lanetan aurrera egiten jarraitu zuen, Lehen Mundu Gerraren aurretik eta ondoren argitalpenak eginez. 1920ko hamarkadara arte ez zen aintzakotzat hartu bere lana, baina 1917an Joseph Barrell Yaleko geologia-irakasleak historia geologikoa berridatzi zuen, Holmesen aurkikuntzetara egokituz eta datazio erradiometrikoa balizkotzat hartuz. Barrellen ikerketen arabera, estratuen geruzak abiadura ezberdinekin osatu ziren, eta, beraz, ez zen zuzena gaur egungo aldaketa geologikoen abiadura ardatz gisa erabiltzea Lurraren historiaren bilakaera azaltzerakoan.

Azkenean, Holmesen burugogortasunak fruituak eman zituen 1921. urte aldera, Zientziaren Aurrerapenerako Britaniar Elkartearen urteko bileran, aho batez onartu baitzuten Lurraren adina milaka milioi urte ingurukoa zela, eta datazio erradiometrikoaren teknika sinesgarria zela. Holmesek The Age of the Earth, Introduction to Geological Ideas izeneko lana argitaratu zuen 1927. urtean. Bertan, Lurraren adina 1600 milioi urtetik 3000 milioi urtera bitartekoa zela baieztatu zuen. Aipatzekoa da ordea, lan hau argitaratu ostean ez zela lan handirik egin datazio erradiometrikoa sustatzeko, bereziki, geologoen komunitateko zenbait kideren oposizio sutsua zela eta. Argi ikusten zen geologo hauek mesfidantza zutela fisikariekiko, beraien jakintza-eremuan sartzen ari zirelako, horregatik, egiten zituzten ahaleginak ez zituzten behar bezala hartzen. Hala ere, ebidentziaren pisu handiak eragina izan zuen eta 1931n Estatu Batuetako Zientzien Akademiako National Research Council-ek Lurraren adinaren gaia konpontzea erabaki zuen, eta horretarako batzorde bat izendatu zuen gaia ikertzeko. Holmesek datazio erradiometrikoaren tekniken ezagutza zuen pertsona bakarrenetakoa zenez, batzordean parte hartzera gonbidatu zuten. Holmesek garrantzia handia izan zuen batzorde honetan, egin ziren azken txostenak, ondorio nagusiak zituztenak, zati handi batean berak idatzi baitzituen.

Txosten horien arabera, datazio erradiometrikoa denbora geologikoen sekuentzia zehazteko metodo fidagarri bakarra zen. Txostenaren zehaztasun zabalak aipatutako ondorioa indartu eta ukaezin bihurtu zuen. Horretaz gain, txostenak handik aurrera erabili beharko ziren metodoak zuzentasunez azaltzen zituen, neurketak egiterakoan kontuan hartu behar ziren atalak eta neurketak izan zitzakeen akats zein errore-tarteak.

Berunaren isotopoaren indargabetze isokronoa erakusten duen diagrama. Pattersonek baliatu zituen datuekin sortu da diagrama, datu hauek zehaztu zuten Lurraren adina 1956an.

Meteoritoen erabilera

C. C. Pattersonek ondorioztatu zuen Lurrak 4555 milioi urte zituela, uranio-berun indargabetze katearen (zehazki, berun-berun datazioa) isotopoen datazioa baliatuz, hainbat meteoritoetatik ateratako datuetan oinarrituta, meteorito horien artean Canyon Diablokoa zegoen. Planetaren adina zehazten zigun balioa 1956. urtean argitaratu zuen.

Aipatutako balioaren oinarrian, hein handi batean, Canyon Diabloko meteoritoa dago, baina unibertsoaren kimikaren jakintzan babesa duen balioa da, hamarkadak iraun zituzten ikerketei esker lortutako jakintzan.

Lur planetan aurki ditzakegun arrasto zein lagin gehienek ezin digute era zuzenean haren adina zehaztu, planetak bere nukleoak eragindako zenbait prozesu suntsitzaile edo birziklagarri jasan dituelako. Gainera, lurrazaleko laginak baino ezin ditugu aztertu, azpirago ez baikara iritsi. Hori gutxi balitz bezala, planetaren osagai diren elementu guztiek nahasketa eta bakantze prozesu ugari pairatu dituzte, adibidez, plaken tektonika, higadura eta uraren mugimendua.

Aipatu ditugun prozesu guztiek era negatiboan eragin diezaieke datazio erradiometrikoa erabiltzen duten metodo orori, hartzen den lagina sistema itxi batean egon ez delako eta beraz, baliogabe bihurtzen delako. Honekin esan nahi dugu nukleo gurasoa edo nukleo umea edo tarteko beste nukleo ume bat, agian, laginetik irten direla partzialki eta hortaz, laginaren adina kalkulatzerako orduan ez dela datu fidagarririk lortuko. Kasu hauek saihesteko ohikoa izaten da lagin beraren hainbat mineral datatzea, hala, isokrono bat eskuratzeko. Bestalde, lagin jakin batzuetan datazio era desberdinak balia daitezke aipatutako egoera kaltegarria ekiditeko, hala, kalkulua zuzena dela ziurtatu daiteke.

Gaur egun meteorito batzuek akreziozko eguzki-diskoa eratu zuen material primitiboa dutela frogatutzat jotzen da. Meteorito horietatik zenbaitek sistema itxi baten jarrera bera izan dute (isotopo jakin batzuentzat bai behintzat), eguzki-diskoa eta planetak sortu zirenetik aurrera. Aipatutakoa behaketa zientifikoek eta isotopoen bidezko datazio ugarik baieztatu dute. Gainera, Lur planetako arroka batek bere jatorrizko osaera kimikoa mantendu duela pentsatzeak baino logika handiagoa duela ere esan beharra dago, meteorito hauek ez dituztelako hainbeste prozesu eraldatzaile jasan.

Aipatu beharra dago, Arkear garaikoak diren eta galenan aurki daitezkeen berunezko arroka mineralak baliatu direla Lurraren adina zehazteko, izan ere, hauek dira gure planetan soilik berunezko oinarri batean sortutako mineralik zaharrenak eta horregatik, gure planetako berun-berun isotopo homogeneoen sistema zaharrenei buruzko informazioa dute. Metodo honi esker lortu da jakitea Lurrak 4540 milioi urteko adina duela, %1eko errore-tartea baino txikiagoarekin (45 milioi urte).

Ikus, gainera

• Lurra
• Eguzki-sistemaren sorrera
• Geologia eta honen historia
• Biziaren jatorria

Kanpo estekak

• Lurraren adinari buruzko artikulua zientzia.eus-en

• Datuak: Q935310

• Lurraren adinari buruzko zehaztapenak (Ingelesez)
• Marteko meteorito primitiboei buruzko artikulua (Ingelesez)
• Gaitzat Lurraren adina duen artikulua BBCn (Ingelesez)