Idade da Terra

Século XIX

No último quarto do século XIX, houve um longo debate sobre a era da Terra. Nos Princípios de Geologia de Charles Lyell (1830-33), ele mostrou que a Terra havia mudado lentamente, e que o que vemos é o resultado de mudanças graduais. Este uniformitarismo significava claramente que a Terra era antiga, embora Lyell não tentasse descobrir a idade.

Seu amigo mais jovem Charles Darwin também acreditava nisso. Darwin viu que, se a evolução tivesse acontecido, teria sido necessário muito tempo. Além disso, uma enorme quantidade de rochas sedimentares encontra-se entre os primeiros fósseis nos estratos cambrianos e a atual superfície terrestre. Darwin e Lyell concordaram que teria demorado muito tempo para que tanta rocha fosse depositada.

Na primeira edição de On the origin of species (1859), Darwin havia estimado que a erosão do Sussex Weald deve ter levado 300 milhões de anos. ^p314 Tanto ele como Lyell ficaram surpresos quando o físico William Thomson (Lord Kelvin) disse que a Terra não poderia ser tão antiga quanto eles pensavam. Ele fez o cálculo baseado em quanto tempo a Terra deve ter levado para esfriar até sua temperatura atual, dado um ponto de partida de 2.000oC. O resultado de Kelvin foi baseado na idéia de que o gradiente geotérmico próximo à superfície reflete o resfriamento condutivo da Terra sólida.

Ele fez este cálculo várias vezes, fazendo várias suposições. Em 1862 sua estimativa estava entre 20 e 400 milhões de anos; mas em 1866 ele reduziu a estimativa máxima para 100 milhões de anos, e atacou Darwin e Lyle por não levar em conta seus cálculos. Sabemos que Darwin estava ansioso e preocupado que isto não seria longo o suficiente para permitir a evolução. Thomas Henry Huxley observou que os cálculos de Kelvin eram bons, mas suas suposições estavam erradas. Em 1897, Kelvin fez o cálculo uma última vez, e chegou a 20 a 40 milhões de anos. Isto, é claro, definitivamente não seria longo o suficiente para permitir a evolução. Oliver Heaviside também discordou, e propôs um modelo geotérmico alternativo. Tanto Kelvin como Heaviside acabaram se mostrando errados.

Manto viscoso

Logo no final do século XIX, alguém percebeu que se o manto fosse um fluido altamente viscoso (pegajoso), isso faria uma grande diferença nos cálculos. Em 1895, John Perry, um antigo assistente de Kelvin, produziu uma estimativa da idade da Terra de 2 a 3 bilhões de anos, utilizando um modelo de manto convectivo e de crosta fina.

No modelo de Kelvin, o calor na superfície da Terra é derivado do resfriamento de uma crosta externa rasa, assumindo uma Terra sólida. Mas se a condutividade dentro da Terra fosse muito mais alta do que na superfície, então o núcleo e o manto inferior da Terra também esfriariam. Isto proporcionaria uma enorme reserva de energia para a superfície. Nesse caso, a estimativa de Kelvin da idade da Terra seria muito baixa por muitas vezes.

A principal razão de Perry era que a convecção no fluido, ou parcialmente fluido, no interior da Terra transferiria calor muito mais efetivamente do que a condução:

"... muita fluidez interna significaria praticamente uma condutividade infinita para nosso propósito".

Kelvin manteve-se fiel a sua estimativa de 100 milhões de anos, e mais tarde reduziu a estimativa para cerca de 20 milhões de anos.

Sabemos agora que a existência de um fluido viscoso sob uma crosta fina é um fator muito maior do que a descoberta da radioatividade,^[] que foi a explicação dos livros didáticos por muitos anos. A redescoberta e o reexame do trabalho de Perry é bastante recente.

Século 20

Em 1896 Henri Becquerel descobriu a radioatividade. Em 1903, ele compartilhou o Prêmio Nobel de Física com Pierre e Marie Curie "em reconhecimento aos extraordinários serviços prestados por ele por sua descoberta da radioatividade espontânea".

Finalmente, percebeu-se que a radioatividade era uma importante fonte de calor dentro da Terra. ^p206 Em 1921 veio a primeira estimativa moderna, usando a datação radiométrica. Foi baseada na datação por chumbo de urânio: a taxa de decaimento do urânio para conduzir na crosta da Terra, por Henry Norris Russell. Ele chegou a 2 a 8 bilhões de anos. ^{p27, tabela 3.1} Em 1949, H.E. Suess estimou 4 a 5 bilhões de anos, com base em toda uma série de isótopos radioativos. Isto é próximo ao tempo que estimamos hoje, que foi aperfeiçoado ainda mais para cerca de 4.560 milhões de anos.

O cálculo faz uso da convecção em um fluido viscoso, bem como da radioatividade, de modo que combina a idéia de Perry com o efeito da radioatividade, mesmo que a contribuição de Perry tenha sido esquecida. O conhecimento posterior da tectônica de placas fez com que fosse bastante certo que o manto inferior era um fluido viscoso.

Sistema Solar

Estima-se que a formação e evolução do Sistema Solar tenha começado há 4,568 bilhões de anos com o colapso gravitacional de uma pequena parte de uma nuvem molecular gigante. Basicamente, todo o sistema se desenvolveu no mesmo período de tempo.

Opiniões religiosas

O uso do método científico pressupõe métodos uniformitários para o cálculo da idade da Terra. A religião hindu chega mais perto da estimativa científica atual. Alguns cristãos e judeus acreditam que a narrativa de criação do Gênesis é literalmente verdadeira, o que significaria que a Terra foi criada entre 5000 e 10.000 anos atrás, e os métodos usados para calcular a idade não têm sido consistentes ao longo da história da Terra. Entretanto, hoje em dia a maioria das pessoas pensa que tais perguntas são melhor respondidas por métodos científicos.

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