Berapa umur Bumi? | Ilmu pengetahuan populer

Berapa umur Bumi? Ini mungkin tampak seperti pertanyaan sederhana untuk dijawab. Perkiraan kasarnya adalah bahwa planet kita berusia sekitar 4,5 miliar tahun. Tapi semakin dekat para ilmuwan planet melihat, semakin squishier cerita itu. Nuansa tentang bagaimana planet kita terbentuk dapat menggeser usia Bumi hingga setengah miliar tahun atau lebih.

“Zaman mudah untuk dibicarakan, tetapi menjadi semakin kompleks saat Anda memperbesar,” kata profesor geologi Thomas Lapen, yang memimpin departemen ilmu bumi dan atmosfer Universitas Houston. Karena para ilmuwan telah berusaha untuk menentukan pengukuran usia bumi yang lebih tepat, mereka harus bergulat dengan secara spesifik bagaimana planet kita terbentuk.

“Ketika Anda lahir, itu adalah waktu yang instan,” jelas Lapen. Tetapi pembentukan planet adalah proses yang memakan waktu jutaan tahun. Untuk menentukan usia Bumi, ahli astrofisika, ilmuwan planet, dan ahli geologi harus menentukan titik mana dalam proses tersebut yang dapat dianggap sebagai kelahiran Bumi.

Kapan Bumi “lahir”?

Sekitar 4,6 miliar tahun yang lalu, gas dan debu berputar mengelilingi matahari yang baru terbentuk. Selama jutaan tahun pertama tata surya, partikel bertabrakan dan bergabung menjadi asteroid dan benih planet. Batuan ruang angkasa itu terus bertabrakan satu sama lain, beberapa tumbuh semakin besar, membentuk tata surya seperti yang kita lihat sekarang.

Tapi planet bukan hanya tumpukan batu besar. Saat mereka mengumpulkan material, benda langit ini juga berdiferensiasi menjadi lapisan inti, mantel, dan kerak (setidaknya dalam kasus Bumi dan planet terestrial lainnya). Akresi dan diferensiasi membutuhkan waktu, mungkin dalam urutan puluhan juta tahun. Beberapa orang mungkin menganggap suatu titik dalam tahap pembentukan Bumi itu sebagai kelahiran planet kita. Tapi Lapen mengatakan dia menganggapnya sebagai konsepsi Bumi, dan kelahiran terjadi kemudian, ketika peristiwa bencana juga membentuk bulan.

[Related: June 29 was Earth’s shortest day since the invention of atomic clocks]

Menurut teori tumbukan raksasa yang diterima secara luas, selama kekacauan di masa-masa awal tata surya kita, proto-Bumi bertabrakan dengan benda kecil lain seukuran Mars. Saat keduanya berbenturan, puing-puing menyatu ke bulan di orbit mengelilingi Bumi.

Tabrakan ini juga dianggap telah “mengatur ulang” material yang menyusun planet ini, kata Lapen. Pada saat itu, lautan magma yang tebal mungkin telah menutupi proto-Bumi. Setelah tumbukan yang kuat, material dari kedua benda tersebut bercampur dan bergabung menjadi sistem planet dan bulan yang kita kenal sekarang. Bukti untuk “reset” seperti itu berasal dari batuan terestrial dan bulan yang mengandung bentuk oksigen yang identik, jelas Lapen.

“Proto-Bumi kemungkinan besar telah dihancurkan atau diubah komposisinya,” kata Lapen. “Dalam pikiranku, Bumi bukanlah Bumi seperti yang kita kenal sampai peristiwa pembentukan bulan.”

Jika peristiwa ini menandai kelahiran planet kita, itu berarti Bumi berusia antara 4,4 miliar dan 4,52 miliar tahun. Tetapi menentukan usia yang lebih spesifik untuk planet kita membutuhkan penyaringan melalui bukti kuno.

Menetapkan nomor untuk usia planet kita

Seperti detektif yang mencari petunjuk kejahatan lama, ilmuwan planet harus melihat bukti yang tersisa saat ini saat menyatukan sejarah awal planet kita. Tetapi dengan semua kekacauan selama bab itu — lautan magma yang bergolak dan perputaran geologis yang intens — buktinya sulit ditemukan.

Salah satu cara untuk membatasi usia Bumi adalah dengan mencari batuan tertua di planet ini, jelas Lapen, yang terbentuk tepat setelah samudra magma mengeras menjadi permukaan padat. Untuk tanggal itu, para ilmuwan mencari zirkon yang ditemukan di Jack Hills di Australia Barat—mineral tertua yang diketahui.

Untuk menentukan usia kristal ini, tim ilmuwan menggunakan teknik yang disebut penanggalan radiometrik, yang mengukur uranium yang dikandungnya. Karena unsur radioaktif ini meluruh menjadi timbal pada tingkat yang diketahui, para ilmuwan dapat menghitung usia mineral berdasarkan rasio uranium terhadap timbal dalam sampel. Metode ini mengungkap zirkon berusia sekitar 4,4 miliar tahun.

Batuan ini menunjukkan bahwa sistem Bumi-Bulan pasti pernah terbentuk sebelum 4,4 miliar tahun lalu, karena rekaman batuan “akan musnah oleh peristiwa pembentukan bulan,” kata Lapen. Jadi planet ini tidak lebih muda dari 4,4 miliar tahun. Tapi berapa banyak yang lebih tua itu? Untuk menjawabnya, kata Lapen, para ilmuwan beralih ke tempat lain — termasuk bulan.

[Related: Here’s how life on Earth might have formed out of thin air and water]

Batuan di badan satelit Bumi lebih terpelihara daripada yang ada di sini, karena bulan tidak mengalami proses seperti lempeng tektonik yang akan meleleh dan mengubah permukaannya. Ada dua sumber utama untuk petunjuk ini: di meteorit bulan yang jatuh ke Bumi dan di sampel yang dikumpulkan langsung dari bulan selama program Apollo NASA.

Seperti proto-Bumi, bulan muda juga tertutup lautan magma. Batuan tertua yang diambil dari permukaan bulan dapat menunjukkan kapan kerak bulan terbentuk. Para ilmuwan telah melakukan penanggalan radiometrik pada fragmen zirkon yang dikumpulkan selama misi Apollo 14, mengoreksi perhitungan paparan sinar kosmik, dan menentukan bahwa kerak bulan mengeras sekitar 4,51 miliar tahun yang lalu.

Akan ada periode waktu antara tabrakan dan benda-benda yang menyatu, mendingin, dan berdiferensiasi, kata Lapen, jadi tanggal ini juga memiliki jendela ketidakpastian, sekitar 50 juta tahun.

“Menentukan peristiwa yang tepat sangat menantang,” katanya. Lapen memperkirakan sistem Bumi-Bulan kemungkinan besar terbentuk antara 4,51 miliar dan 4,52 miliar tahun yang lalu, tetapi beberapa ilmuwan mengatakan bahwa perhitungannya bisa sampai 50 juta tahun lagi.

Cara lain untuk membatasi jendela waktu tersebut adalah dengan melihat bebatuan yang ada saat proto-Bumi terbentuk. Ketika planet-planet memadat dari puing-puing di sekitar matahari muda, tidak semua materi bergabung menjadi dunia dan bulannya yang kita lihat sekarang. Beberapa tetap diawetkan di asteroid atau komet.

Terkadang kapsul waktu tata surya itu datang kepada kita sebagai meteorit yang jatuh ke permukaan planet kita. Batuan luar angkasa tertua yang diketahui, kata Lapen, adalah meteorit Erg Chech 002. Batuan itu dianggap sebagai fragmen kerak beku dari protoplanet primitif dari tata surya awal. Dengan demikian, penanggalan meteorit Erg Chech 002 memberikan gambaran tentang masa ketika proto-Bumi kemungkinan berada pada tahap yang sama dalam konsepsinya.

“Jika ‘kelahiran Bumi’ didefinisikan sebagai waktu pembentukan inti proto-Bumi pertama atau protoplanet yang pada akhirnya tumbuh melalui akresi untuk membentuk Bumi saat ini,” kata Lapen, “maka mungkin itu sudah lama sekali. usia [Erg Chech 002].” Para ilmuwan menghitung potongan kerak beku ini mengkristal sekitar 4,565 miliar tahun yang lalu.

Bisakah usia bumi diperhalus?

Pada rentang waktu manusia, ketidakpastian sekitar 50 juta tahun ketika sistem Bumi-Bulan terbentuk terdengar sangat luas dan tidak tepat. Tapi pada skala waktu planet, khususnya miliaran tahun yang lalu, “ini perkiraan yang bagus,” kata Lapen.

“Semakin jauh kita melihat ke belakang, seringkali hal-hal yang kurang tepat terjadi karena kesenjangan dalam catatan. Ini adalah periode waktu yang relatif singkat, di mana banyak hal terjadi — ada dampaknya, semuanya harus menyatu, dan mendingin, dan berdiferensiasi menjadi tubuh berbatu kokoh yang memiliki inti, mantel, dan kerak, ”katanya.

Namun, para ilmuwan belum selesai. Selalu ada peluang untuk mendapatkan pengukuran usia Bumi yang lebih tepat dan akurat, kata Lapen, terutama karena para peneliti mendapatkan sampel tambahan dari bulan, meteorit, dan asteroid.