Номер 2, страница 283 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 6. Вселенная. Параграф 71. Солнечная система — комплекс тел, имеющих общее происхождение - номер 2, страница 283.

Условие.

2. Как определяют возраст Земли?

Решение.

Возраст Земли определяют с помощью радиометрического (или радиоизотопного) датирования. Этот метод основан на явлении радиоактивного распада нестабильных изотопов химических элементов, которые содержатся в горных породах и минералах.

Принцип радиометрического датирования

В основе метода лежит тот факт, что некоторые изотопы (называемые родительскими) со временем самопроизвольно превращаются в другие изотопы (дочерние). Этот процесс происходит с постоянной, хорошо известной скоростью. Ключевой характеристикой этого процесса является период полураспада ($T_{1/2}$) — время, за которое распадается половина исходного количества родительских изотопов.

Зная, сколько родительского изотопа осталось в образце и сколько дочернего изотопа образовалось, можно вычислить время, прошедшее с момента образования минерала (когда он стал "закрытой системой", то есть перестал обмениваться веществом с окружающей средой). Расчет возраста ($\text{t}$) производится по формуле:

$t = \frac{1}{\lambda} \ln \left( 1 + \frac{D}{P} \right)$

где:

$\text{D}$ – количество атомов дочернего изотопа в образце,

$\text{P}$ – количество атомов родительского изотопа в образце,

$\lambda$ – постоянная распада, связанная с периодом полураспада ($T_{1/2}$) соотношением $\lambda = \frac{\ln(2)}{T_{1/2}}$.

Почему для определения возраста Земли используют метеориты?

Найти на Земле породы, которые сохранились с момента ее образования, практически невозможно. Земная кора постоянно изменяется из-за геологических процессов: тектоники плит, вулканизма, эрозии. Самые древние найденные на Земле минералы (кристаллы циркона) имеют возраст около 4,4 миллиарда лет, но это лишь минимальная оценка возраста планеты.

Поэтому ученые анализируют метеориты. Считается, что Солнечная система, включая Землю и метеориты, сформировалась примерно в одно и то же время из единого газопылевого облака. Метеориты, особенно их разновидность — хондриты, являются остатками этого первичного вещества, не претерпевшего значительных изменений. Таким образом, возраст метеоритов соответствует возрасту всей Солнечной системы, а значит, и возрасту Земли.

Основной метод – уран-свинцовый

Наиболее точным и надежным для определения возраста древних объектов является уран-свинцовый метод. Он использует две независимые цепочки распада, что позволяет проверять результаты:

1. Уран-238 ($^{238}\text{U}$) распадается до свинца-206 ($^{206}\text{Pb}$) с периодом полураспада около 4,47 млрд лет.

2. Уран-235 ($^{235}\text{U}$) распадается до свинца-207 ($^{207}\text{Pb}$) с периодом полураспада около 704 млн лет.

Анализируя соотношение этих изотопов урана и свинца в образцах древнейших метеоритов (например, метеорита Каньон-Дьябло), ученые получают согласованные данные, которые и легли в основу современной оценки возраста Земли.

Ответ: Современная научная оценка возраста Земли составляет 4,54 ± 0,05 миллиарда лет. Эта цифра получена главным образом методом уран-свинцового радиометрического датирования самых древних метеоритов, которые считаются ровесниками нашей планеты.