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Quanto è vecchia la Terra ?

La terra ha 4,5 miliadi di anni o come dice la Bibbia solo 6000 ?

È un errore dire che la terra ha 4,5 miliardi di anni. È un errore, perché questo non è, in realtà, ciò che l’inchiesta scientifica ci dice. La scienza ci dice che alcuni minerali sulla terra hanno almeno 4.031 ± 0.003 miliardi di anni. Un’ulteriore indagine ci dice che alcuni zirconi (cristalli di silicato di zirconio) che costituiscono alcune di queste rocce molto vecchie formavano almeno 4.404 ± 0.008 miliardi di anni fa. La terra è, ovviamente, notevolmente più vecchia di questa, ma questi sono i materiali databili più antichi che abbiamo trovato finora.

Ora, è molto ragionevole chiedere come conosciamo queste date a questo livello di accuratezza abbastanza impressionante (e sì, quando si parla di 4,4 miliardi di anni, una finestra di 8 milioni di anni è davvero molto, molto accurata). La risposta ha a che fare con le proprietà degli zirconi, come si formano e la meccanica quantistica statistica.

Gli zirconi sono cristalli molto duri e molto resistenti. Sono componenti frequenti dei minerali ignei che si solidificano dalla roccia fusa. Poiché sono così duri e così durevoli, i cristalli di zircone spesso sopravvivono alla decomposizione dei loro minerali ignei originali da forze di erosione e si depositano in rocce sedimentarie o metamorfiche con le loro strutture cristalline intatte. Gli scienziati sono in grado di isolare e analizzare questi cristalli per studiarne le strutture e i contenuti.

Una proprietà interessante e utile degli zirconi è che quando questi cristalli si formano, possono intrappolare elementi radioattivi, in particolare l’uranio. Alcuni zirconi contengono fino all’1% di uranio in peso. Tutti gli elementi radioattivi decadono ad un tasso osservabile e costante che è descritto dalla meccanica quantistica. Farò un rapido accenno alla meccanica quantistica: il modello standard della fisica delle particelle è una delle teorie migliori e più accuratamente testate nella storia della scienza. Ha superato ogni test dalla più banale alla scoperta abbastanza recente del bosone di Higgs, con le proprietà come previsto dal modello standard, al Large Hadron Collider. La meccanica quantistica funziona. Se così non fosse, non potevi leggerlo e non potrei scrivere questo (perché i semiconduttori – la famiglia di componenti che include transistor – costituiscono le parti funzionanti del computer o dello smartphone che stai usando per leggere questo e il funzionamento parti del computer che sto usando per scrivere questo ora). Sappiamo con certezza, dimostrato ripetutamente in migliaia di test sperimentali che la descrizione del decadimento radioattivo del modello standard è accurata.
Misurando i rapporti dei prodotti di decadimento intrappolati all’interno della struttura cristallina dei cristalli di zircone, possiamo determinare con precisione la loro età in un tempo molto lungo. Questo è il modo in cui sappiamo che il più antico minerale nativo mai trovato sulla terra è stato solidificato dalla roccia fusa 4.404 ± 0.008 miliardi di anni fa. Questo è il modo in cui sappiamo che la più antica roccia nativa trovata sulla superficie terrestre, finora, è 4.031 ± 0.003 miliardi di anni. Queste rocce non sono semplicemente apparse. Loro, come tutti i minerali, sono i prodotti finali dei processi geologici e cosmologici.

Le inclusioni di calcio-alluminio o CAI sono un tipo di inclusione di cristalli che si trovano nei meteoriti di condrite carbonacei. Si ritiene che questi minerali siano i primi condensati della formazione del sistema solare. Sono circa 287 milioni di anni più vecchi dei più antichi minerali nativi trovati sulla terra e costituiscono il più antico materiale datato in modo affidabile mai scoperto con un’età di 4.568 ± 0.017 miliardi di anni. Ora, poiché questa è la scienza, dovrei sottolineare che il metodo di datazione usato nel caso dei CAI è diverso da quello usato con gli zirconi. Invece di misurare i prodotti di decadimento dell’uranio, stiamo misurando il rapporto degli isotopi di piombo presenti nei cristalli. Ciò si basa anche sul decadimento radioattivo, ma ha una maggiore sensibilità a determinati fattori. Questo fa parte del motivo per l’intervallo di errore relativamente ampio.

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