Inhalt
- Einführung
- Veränderliche Schätzungen des Alters der Erde
- Chronologie der Schriften
- Geschichte der radiometrischen Datierung
- Quellenangaben
- Danksagungen
Einführung
Falls Sie im Jahr 1600 n. Chr. einen gebildeten Europäer gefragt hätten, wie alt der Planet Erde sei, und ihn gebeten hätten, seine Geschichte zu erzählen, hätte er geantwortet, dass er etwa 6000 Jahre alt sei und dass seine antike Geschichte durch die biblische Erzählung in Genesis gegeben werde.
Wenn Sie dieselbe Frage an einen gebildeten Europäer im Jahr 1900 gestellt hätten, hätten Sie eine ganz andere Antwort erhalten. Er hätte geantwortet, dass die Erde alt sei, dass es keinen noachischen Flut gegeben habe und dass die Arten des Lebens sich im Laufe der Erdgeschichte nicht festgelegt hätten. Kurz gesagt, Genesis sei eine Allegorie und keine wörtliche Geschichte.
Die Geschichte dieser großen Veränderung im Verständnis der Erdgeschichte ist keine einfache. Die Chronik dieser großen Veränderung lässt sich in fünf Perioden unterteilen;
Die Ära der spekulativen Kosmogonien erstreckte sich von AD 1600 bis 1700. In dieser Zeit wurden eine Reihe umfassender Kosmogonien vorgeschlagen. Diese waren reich an Armstuhl-Spekulationen und arm an substantieller unterstützender Evidenz. Diese Kosmogonien waren Teil des neuen wissenschaftlichen Schwerpunkts, rationale Erklärungen für die Merkmale der Welt zu suchen.
Die Aufhebung der Genesis erstreckte sich von AD 1700 bis 1780. Diese Zeit war von einer großen Menge an Feldgeologie geprägt, anstatt von großen Kosmogonien. Es wurde klar, dass es im Laufe der Zeit signifikante Veränderungen in der Topographie der Erde gegeben hatte und dass diese Veränderungen weder durch natürliche Prozesse, die während der kurzen Zeit wirkten, erklärt werden konnten, noch durch die postulierte Noachische Flut. Bemerkenswerte Beobachtungen umfassten:
- Studien der Schichten deuteten darauf hin, dass sie durch natürliche Prozesse abgelagert wurden, bei denen sich Meer und Land mehrfach die Plätze vertauschten.
- Studien von Erdbeben und Vulkanen zeigten, dass die Oberflächenkruste massiven natürlichen Transformationen unterliegt.
- Beobachtung von Regen, Wind, Wassererosion und Meererosion in Aktion zeigte, dass sie Kräfte waren, in der Lage, Berge zu reduzieren und Täler zu schaffen.
Die Katastrophisten-Uniformitaristen-Debatte erstreckte sich von etwa 1780 bis 1850. Bis zum Ende des 18. Jahrhunderts war klar, dass die Erde eine lange und vielfältige Geschichte hatte. Das Interesse an großen Kosmogonien wurde wiederbelebt. Die Hauptdebatte war zwischen den Katastrophisten, z. B. Cuvier, die behaupteten, dass die Geschichte der Erde von großen katastrophalen Revolutionen dominiert wurde, und den Uniformitaristen, z. B. Hutton und Lyell, die behaupteten, dass die Geschichte der Erde von langsamen, relativ einheitlichen Veränderungen in einer Erde mit einer statischen Gesamtgeschichte dominiert wurde. Während des frühen Teils dieser Zeit gab es eine beträchtliche Aktivität durch biblische Geologen, die versuchten, Genesis und Geologie zu versöhnen. Die Bemühungen der biblischen Geologen schlugen fehl; bis 1830 war biblische Geologie in der Wissenschaft ein totes Thema.
Die moderne Periode erstreckt sich von AD 1850 bis zur Gegenwart. Der große Streit wurde von den Uniformitaristen gewonnen, so sehr, dass der Grad des Gradualismus übertrieben wurde und die Bedeutung von Katastrophen unangemessen minimiert wurde. Die moderne Periode wurde durch eine enorme Expansion des detaillierten Wissens über die geologische Geschichte der Erde und die Prozesse gekennzeichnet, die während dieser Geschichte gewirkt haben.
Viele Autoren wählen es vor, die Geschichte eines komplexen Themas darzustellen, indem sie es in Hauptstränge aufteilen und die Geschichte jedes Strangs separat verfolgen. Ich habe stattdessen die Absicht, eine Chronologie bedeutender Werke und ihrer Autoren bereitzustellen, um ein Gefühl dafür zu vermitteln, wie sich die Perspektiven auf die Geologie im Laufe der Zeit verändert haben. Die hier ausgewählten Werke und Kommentare stellen keine vollständige Darstellung der Werke der genannten Autoren dar; vielmehr wurden sie ausgewählt, um verändernde Perspektiven im Laufe der Zeit zu illustrieren und zu exemplifizieren.
Schätzungen des Alters der Erde
In Europa war die Frage nach dem Alter der Erde vor dem Aufstieg der Wissenschaft kein ernsthaftes Thema; die Geschichte der Erde wurde in der Genesis als gegeben angenommen. Der Aufstieg der Wissenschaft brachte eine wesentliche Änderung der Einstellung hervor.
In der vorwissenschaftlichen Weltanschauung war die Frage nach dem Alter der Erde eine theologische Frage. Die Erzählung in Genesis ist voller Wunder, die einer rationalen Analyse nicht standhalten. Das spielte keine Rolle; die theologische Perspektive erforderte keine physikalische Rationalisierung. Sie wurde nicht per se ausgeschlossen, aber sie war nicht notwendig. Sie gehörte nicht zur Haltung dazu. In der neuen Wissenschaft war jedoch eine rationale Erklärung wünschenswert. Ussher und Descartes veranschaulichen den Unterschied.
Im Jahr 1640 erstellte Ussher seine berühmte Berechnung, wonach die Erde im Jahr 4004 v. Chr. erschaffen wurde. Im Jahr 1637 veröffentlichte Descartes eine Kosmogonie, die mehr als ein Jahrhundert lang einen starken Einfluss ausübte. Was war der Unterschied?
Es lag nicht in ihren Schätzungen des Alters der Erde – Descartes behielt das biblische Datum bei. Ussher akzeptierte die biblische Darstellung wörtlich, stützte sich auf die biblischen Genealogien und auf vorhandene historische Aufzeichnungen. Er vermutete implizit, dass die Welt so geschaffen wurde, wie sie heute ist. Descartes versuchte jedoch, eine physikalische Geschichte der Erde zu erkennen. Seine Darstellung war nach den unreifen Maßstäben der Wissenschaft seiner Zeit plausibel; sie entsprach jedoch ganz eindeutig nicht der biblischen Darstellung eines in sechs Tagen vollendeten Schöpfungsaktes.
Im 18. Jahrhundert zerbröselte der Glaube an eine 6000 Jahre alte Erde. Versuche, das Alter der Erde aus physikalischen Überlegungen zu berechnen, ergaben Schätzungen, die von 75.000 Jahren (Buffon, 1774) bis zu mehreren Milliarden Jahren (de Maillet, Buffon) reichten.
Die physikalischen Modelle waren angreifbar und, im Rückblick betrachtet, naiv. Die geologischen Beweise waren ernster. Es wurde ganz klar, dass viele Bereiche der Erde zwischen Land und von Meeren bedeckt abgewechselt hatten, dass es zu ausgedehnter langsamer Sedimentation gekommen war, dass die Berge nicht in situ wie angenommen entstanden waren, sondern eine lange Geschichte langsamer Verformung aufwiesen, und dass lange Erosionsperioden die Erde überall geformt hatten.
Anfang des 19. Jahrhunderts war es allgemein akzeptiert, dass die Erde eine lange Geschichte hatte. Ihr Alter war jedoch kaum geklärt. Die Uniformitarier (Hutton 1788, Lyell 1830) stellten sich die Erde als unendlich alt vor.
Die Katastrophisten (Cuvier 1812, de Beaumont 1852, Buckland 1836) akzeptierten, dass die Erde alt war; sie disagreed mit der Art der Veränderung und der Geschwindigkeit der Veränderung, die über diese lange Geschichte hinweg stattgefunden hatte.
Mitte des 19. Jahrhunderts gab es keine einzige Schätzung des Alters der Erde und keinen guten Weg, um eine solche zu ermitteln. Es gab verschiedene Versuche, das Alter der Erde zu schätzen, ausgehend von Sedimentationsraten und anderen geophysikalischen Phänomenen. Diese Versuche ergaben Schätzungen von etwa 100 Millionen Jahren bis zu mehreren Milliarden Jahren. Es gab zwei Hauptprobleme bei solchen Bemühungen. Erstens wurde die geologische Geschichte noch immer rekonstruiert. Zweitens sind die Raten der betreffenden physikalischen Prozesse variabel, und das Wissen darüber war unvollständig.
Ende des 19. Jahrhunderts stellten Physiker, die über eine fortschrittlichere Physik verfügten als diejenige, die Descartes zur Verfügung stand, neue Schätzungen des Alters der Erde und der Sonne an. Es gab zwei grundlegende Fragen, die sie stellten: Wie lange würde es dauern, bis sich die Erde von ihrer anfänglichen Bildungswärme auf ihre heutige Temperatur abgekühlt hat, und unter Berücksichtigung der damals bekannten Energiequellen, wie lange hatte die Sonne bereits geschienen.
Im Jahr 1862 schätzte Kelvin das Alter der Erde auf 98 Millionen Jahre, basierend auf einem Modell der Abkühlungsrate. Dies war ein minimales akzeptables Alter, das mit der Geologie übereinstimmte. Später, 1897, revidierte er seine Schätzung nach unten auf 20-40 Millionen Jahre. Dies war für die Geologen zu kurz. Auch die Schätzungen des Alters der Sonne waren zu gering, um mit der Geologie übereinzustimmen.
Kelvin wusste nichts über Radioaktivität und die Aufheizung der Erdkruste durch radioaktiven Zerfall; aus diesem Grund waren seine Schätzungen völlig falsch. Ebenso erst mit der Entwicklung von Einsteins Relativitätstheorie gab es eine gute Erklärung dafür, wie die Sonne so lange hätte leuchten können.
Vor der Entwicklung der radiometrischen Datierung bestimmten Geologen die relativen Altersstufen von Gesteinen mittels Stratigraphie (das geologische Zeitalter) und stellten grobe Schätzungen der absoluten Altersstufen an, indem sie Sedimentations- und Erosionsraten berücksichtigten. Die radiometrische Datierung ermöglicht die genaue Bestimmung absoluter Altersdaten. Die erste radiometrische Datierung wurde 1905 durchgeführt; sie und nachfolgende Messungen bestätigten, dass die Erde mehrere Milliarden Jahre alt ist. Derzeit beträgt die beste Schätzung des Alters der Erde 4,55 Milliarden Jahre. Eine ausführliche Chronologie zur Entwicklung der radiometrischen Datierung wird unten im Abschnitt Chronologie der radiometrischen Datierung angegeben.
Es sollte verstanden werden, dass die Altersbestimmung von Gesteinen mittels radiometrischer Datierung eine völlig separate Technik von der Radiokohlenstoffmethode (C-14) zur Datierung organischer Überreste ist. Die radiometrische Datierung von Gesteinen basiert auf dem Zerfall langlebiger Isotope von Kalium, Thorium und Uran. Die Radiokohlenstoffdatierung basiert auf dem Zerfall des kurzlebigen C-14-Isotops und ist für die Bestimmung des Alters der Erde irrelevant.
Chronologie der Schriften
| 1510 | Leonardo Da Vinci: Auswahl aus den Notizbüchern von Leonardo Da Vinci. In seinen Notizbüchern denkt Da Vinci über fossile Muscheln nach und schließt daraus, dass sie nicht durch die Noachische Flut abgelagert worden sein können. Er schrieb:
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| 1594 | Loys le Roy: Über den wechselseitigen Verlauf oder die Vielfalt der Dinge in der ganzen Welt. Le Roy akzeptierte, dass Land und Meer ihre Plätze wechseln und dass Berge zu Ebenen und umgekehrt werden können. Le Roy war bezüglich der tatsächlichen Mechanismen vage. Er kann als sehr früher Uniformitarist betrachtet werden. |
| 1625 | Nathaniel Carpenter: Geography delineated forth in two Bookes In this early work Carpenter argued that the Flood could not have been the major agent of geological change, |
| 1634 | Simon Stevin: Zweites Buch der Geologie. Stevin folgte auf Le Roy mit Argumenten, dass Wind und Wasser als primäre Agenten ausreichten. |
| 1637 | Rene Descartes: Discours de la Methode. Descartes konstruierte eine Geschichte der Erde, die sehr einflussreich war; sie war der Ausgangspunkt für viele spätere Kosmogonien. Einige der Hauptpunkte seines Systems waren, dass sich die Erde als feurige Kugel bildete, dass sich, als sie auskühlte, eine Kruste über die abysmalen Gewässer bildete, und dass diese Kruste kollabierte und massive Wassermengen freisetzte. |
| 1640 | James Ussher: Eine Reihe von Autoren berechnete das Schöpfungsdatum unter Verwendung der biblischen Chronologien, astronomischer Aufzeichnungen und historischer Chronologien. Davon ist Usshers Datum von 4004 v. Chr. das bekannteste. Andere Daten umfassen 3928 v. Chr. (John Lightfoot, 1644 n. Chr.) und 5529 v. Chr. (Theophilus von Antiochien, 169 n. Chr.). |
| 1669 | Nicholas Steno: Die Prodromus. Steno führte die grundlegende Analyse durch, wie Fossilien in Stein eingebettet werden. Aus seinen Feldbeobachtungen der tuskischen Landschaft schloss er, dass die Flut wichtig war, aber die beobachtete Geologie nicht vollständig erklären konnte. |
| 1681 | Thomas Burnet: Sacred Theory of the Earth. Burnets berühmtes und weit verbreitetes Buch überarbeitete Descartes' Spekulationen, um sie an die biblische Erzählung anzupassen. In seiner Vorstellung war die Erde vor der Sintflut ein glatter Ovoid. Im Laufe der Zeit trocknete die Oberfläche aus und die abgrundtiefen Gewässer wurden erhitzt. Schließlich riss die Oberfläche auf und ließ die abgrundtiefen Gewässer in der noachischen Flut aus. |
| 1691 | John Ray: Die Weisheit Gottes, offenbart in den Werken der Schöpfung. Ray überarbeitete Burnets Kosmogonie. Eine der bemerkenswerten Eigenschaften von Rays Werken war die Überlegung, die er in mögliche Quellen für die Flutwasser investierte. Ray akzeptierte, dass es einen kontinuierlichen Austausch zwischen Land und Meer gegeben hatte. |
| 1693 | Baron Leibnitz: Protogea. Leibnitz überarbeitete Descartes' Kosmogonie. Protogea wurde viel später im Jahr 1749 veröffentlicht. |
| 1695 | John Woodward: An essay toward a Natural History of the Earth. Woodward vertrat die Auffassung ziemlich entschieden, dass die Flut ein Akt Gottes war, der nicht durch normale physikalische Prozesse erklärt werden konnte. Er postulierte zudem eine hydrologische Sortierung, um die Anordnung der Fossilien zu erklären. |
| 1696 | William Whiston: Eine neue Theorie der Erde.... Whiston fügte Kometen zur Kosmogonie von Burnet hinzu als Quelle der Flutwasser. |
| 1705 | Robert Hooke: Vorträge und Abhandlung über Erdbeben und unterirdische Eruptionen. Hooke glaubte, dass die Fossilien Überreste ausgestorbener Arten seien und nicht durch die Sintflut erklärt werden könnten.
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| 1748 | Benoit de Maillet: Telliamed, oder Gespräche zwischen einem indischen Philosophen und einem französischen Missionar über die Absenkung des Meeres. Unter Verwendung der Kosmologie Descartes' und der Annahme, dass die Erde einst vollständig überflutet war, sowie der Beobachtung, dass der Meeresspiegel in der Nähe seines Wohnorts um drei Zoll pro Jahrhundert sank, berechnete er das Alter der Erde auf mehr als 2 Milliarden Jahre. |
| 1771 | Peter Pallas: Observation sur la Formation des Montagnards.... Pallas führte umfangreiche Beobachtungen russischer Berge durch. Er beobachtete die Ergebnisse von Prozessen, die auf Berge wirkten, z. B. Verwitterung, Erosion, Ablagerung sowie das Zerbrechen und Aufwerfen von Gesteinsschichten. Er argumentierte für gelegentliche katastrophale Ereignisse als Ursprung der Gebirgsbildung. |
| 1774 | Comte de Buffon: Epochs of Nature. Buffon ging davon aus, dass die Erde geschmolzen begann, die Abkühlungsraten von Eisenkugeln maß, dies auf die Erde übertrug und das Alter auf ~75.000 Jahre berechnete. Er selbst bezweifelte, dass dies viel zu jung sei, und schlug in nach seinem Tod veröffentlichten Manuskripten längere Chronologien vor, einschließlich einer Schätzung von fast 3 Milliarden Jahren. |
| 1778 | Jean de Luc: Lettres Physique et Morales sur l'Histoire de la Terre et de l'Homme. Das Werk De Lucs ist "zwischen der Salon-Spekulation des siebzehnten Jahrhunderts und dem hartnäckigen Empirismus des neunzehnten Jahrhunderts" anzusiedeln. De Luc akzeptierte die biblische Erzählung, einschließlich der noachischen Flut; jedoch annahm er, dass die sechs Schöpfungstage sechs lange Zeiträume unbestimmter Dauer waren. |
| 1778 | John Whitehurst: Eine Untersuchung über den ursprünglichen Zustand der Erde. Whitehurst fügte die Vorstellung einer drastischen Gezeitenwirkung des Mondes zu Woodwards Kosmogonie hinzu. |
| 1779 | Horace-Benedict de Saussure: Voyages dans les Alpes. De Saussure machte umfangreiche Beobachtungen der Alpen. Er erkannte, dass gekrümmte Schichten ursprünglich als horizontale Blätter abgelagert worden waren und später verformt wurden. |
| 1787 | Abraham Werner: Kurze Klassification und Beschreibung der verschiedener Gebirgsarten. Werner erkannte die Bedeutung des sukzessiven Vorrückens und Rückzugs der Ozeane für die Entstehung der Erdschichten. |
| 1788 | James Hutton: Theory of the Earth; or, an investigation of
the laws observable in the composition, dissolution and
restoration of land upon the globe. Hutton wird
traditionell als der Vater der modernen Geologie
angesehen. Er war der erste moderne Uniformitarier. Hutton
argumentierte, dass die Erde ein enormes Alter habe und
durch langsame Prozesse ohne Katastrophen in Zyklen
verändere. Der letzte Satz von Huttons Werk aus dem Jahr
1788 ist berühmt und wird häufig zitiert:
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| 1794 | Robert Townson: Philosophie der Mineralogie. Townson war einer der vielen Katastrophisten des späten 18. und frühen 19. Jahrhunderts. Er wies darauf hin, dass Feldarbeiten gezeigt hatten, dass die Merkmale der Erdoberfläche nicht durch eine einzige Schöpfung und katastrophale Flut erklärt werden konnten, sondern durch Abläufe von Formationen und dramatischen Veränderungen. |
| 1794 | Richard Sullivan: A View of Nature. Sullivan war ein weiterer
Katastrophist. Er schrieb:
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| 1799 | Robert Kirwan: Geologische Essays. Kirwan war ein bibelgelehrter Geologe. Obwohl er im Wesentlichen der biblischen Erzählung folgte, nahm in seiner Darstellung die Entstehung der Topographie der Erde mehrere Jahrhunderte in Anspruch. Kirwans heftige Angriffe auf Hutton hatten die Wirkung, dass Hutton viel besser bekannt wurde, als er es sonst gewesen wäre. |
| 1812 | James Hall: Transactions of the Royal Society of Edinburgh. Hall argumentierte, dass Huttons Wasserkreisläufe nicht ausreichten, um große umgestürzte Felsen in den Alpen zu erklären. Er schlug riesige Wellen auf katastrophalem Maßstab vor, die Eis und Gestein bewegten. |
| 1812 | Baron de Cuvier: Dicours sur les Revolutions du Globe. Cuvier war der bekannteste und einflussreichste der Katastrophisten. Seine umfangreichen Forschungen zur Geologie des Pariser Beckens führten ihn zu der Hypothese einer Reihe globaler Katastrophen. |
| 1820 | William Buckland: Vindiciae Geologicae. Im Jahr 1820 war Buckland ein biblischer Geologe. Daher schrieb er:
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| 1830 | Charles Lyell: Principles of Geology. Dies war das Werk, das die Debatte zwischen Katastrophismus und Uniformitarismus „gewonnen" hat.
Lyell legte vier Prinzipien der Uniformität fest:
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| 1836 | William Buckland: Geologie und Mineralogie in Bezug auf die natürliche Theologie. Bis 1836 hatte Buckland die Noachische Flut als Ursache für wesentliche geologische Veränderungen aufgegeben. Stattdessen postulierte er zahlreiche vor der Sintflut liegende Katastrophen. |
| 1852 | Jean Baptiste de Beaumont: Notice sur des Systemes de Montagnes. De Beaumont war ein relativ spät auftretender Katastrophist. Er argumentierte, dass sich das Volumen der Erde, während sie abkühlt, langsam verkleinert. Die Schrumpfung führt zur Bildung von Bergen durch katastrophales Falten der Oberfläche. |
| 1857 | Hugh Miller: The Testimony of the Rocks. Miller war ein sehr beliebter kreationistischer Geologe. Er glaubte, dass der Noachische Überflut ein lokaler Überflut im Nahen Osten war und der Theorie, dass die Erde jung sei, nicht glaubte. Auf Seite 324 schrieb er:
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| 1862 | Lord Kelvin: Über die irdische Abkühlung im Laufe der Zeit. Unter Anwendung thermodynamischer Prinzipien und Messungen der Wärmeleitfähigkeit von Gesteinen berechnete Kelvin, dass sich die Erde vor 98 Millionen Jahren aus einem geschmolzenen Zustand konsolidiert hat. Im Jahr 1897 revidierte er seine Schätzung auf 20-40 Millionen Jahre. Dalrymple sagt, dass Kelvins Schätzungen drei Jahrzehnte lang „hochautoritär" waren, stellt jedoch fest, dass sie von Personen aus mehreren Bereichen, darunter T. H. Huxley, John Perry (ein Physiker) und T. C. Chamberlain (ein Geologe), herausgefordert wurden. Alle von ihnen stellten die Wahrscheinlichkeit von Kelvins Annahmen in Frage. |
| 1893 | Charles D. Walcott: Geologische Zeit, wie sie durch die Sedimentgesteine Nordamerikas angedeutet wird. Walcott betrachtet die paläozoischen Sedimente des Cordilleranischen Meeres (östlich der Sierra Nevadas) im Detail und geht dabei auf Aspekte wie die Landfläche, die Sedimente liefert, und die Korngrößen der Sedimente ein. Er errechnete eine Dauer von 17,5 Millionen Jahren für das Paläozoikum und basierend auf den Schätzungen anderer Autoren für die relativen Altersdaten der anderen Epochen eine Erdalter von 55 Millionen Jahren. |
| 1905 | Ernest Rutherford: In den Silliman-Vorlesungen an der Yale-Universität schlug Rutherford vor, die Radioaktivität als geologischen Zeitmesser zu verwenden. Die Idee war gut, aber es gab praktische Probleme. Anfangs war wenig über die Physik und Chemie radioaktiver Elemente bekannt. Die Instrumentierung musste verbessert werden. Der nächste Abschnitt ist eine Chronologie der wichtigsten Ereignisse bei der Ermittlung des Alters der Erde mittels radiometrischer Datierung. |
Chronologie der radiometrischen Datierung
Von Chris Stassen (mit großem Dank an Dalrymple's
The Age of the Earth)
Vielen Dank auch an Richard Harter für die große Hilfe.
Die Periode 1896-1905 markiert die Entdeckung der Radioaktivität und die Erkenntnis, dass Gesteine durch radioaktiven Zerfall datiert werden können.
Zu diesem Zeitpunkt war das Phänomen des radioaktiven Zerfalls noch sehr schlecht verstanden. Die Zwischenprodukte und Endprodukte waren nicht mit Sicherheit bekannt. Die Zerfallsraten waren völlig unbekannt, mit Ausnahme derjenigen von Radium (ein kurzlebiges Zwischenprodukt, das die Curies identifiziert und isoliert hatten). Die Forscher waren sich nicht bewusst, dass es mehrere Isotope desselben Elements geben kann, jedes mit einer unterschiedlichen Zerfallsrate.
Dies hinderte Geologen jedoch nicht daran, in den folgenden Jahren mehrere Uran/Helium- und Uran/Blei-Messungen durchzuführen. In vielen Fällen wurde die Arbeit an Gesteinen durchgeführt, deren relative Altersbestimmung unabhängig voneinander bekannt war, um zu prüfen, ob die Elementverhältnisse mit dem relativen Alter korrelieren. Es stellte sich heraus, dass Uran/Helium im Allgemeinen nicht zuverlässig ist, da Helium nicht konsistent zurückgehalten wird.
Holmes' Berechnungen werden als chemische Altersbestimmungen (im Gegensatz zu isotopenbasierten Altersbestimmungen) bezeichnet, da sie auf Elementverhältnissen basieren, ohne Isotope zu berücksichtigen. Im Jahr 1911 kannten Geologen noch nichts über Isotope, oder über alle Zwischenzerfallsprodukte zwischen Uran und Blei, oder dass Blei auch durch den Zerfall von Thorium entsteht. Infolge der nichtberücksichtigten (damals noch unbekannten) Faktoren sind die berechneten Altersangaben zu hoch.
Auch wenn Holmss Altersangaben unzutreffend sind, erweisen sie sich schließlich als deutlich bessere Schätzungen als die besten zuvor für Geologen verfügbaren (die auf nicht einheitlichen und unzuverlässigen Prozessen wie Sedimentationsraten basierten). Holmss Altersangaben für Phanerozoische (Kambrium oder später) Proben liegen innerhalb von 20 % der Werte, die moderne Methoden angeben. Anfang der 1900er Jahre schienen jedoch Holmss Ergebnisse im Widerspruch zu anderen gängigen Methoden zu stehen, und sie wurden nicht von allen Seiten sofort akzeptiert.
Die frühe Zeit war eine Phase der Entwicklung von Wissen und Technik sowie der Bestimmung der Altersdaten einzelner Gesteine und Formationen. Allerdings begannen Forscher zu erkennen, dass dieselben Methoden vielversprechend sind, um das Alter der Erde zu bestimmen.
Die Berechnung eines Alters für die Erde führt zu zusätzlichen Komplexitäten: selbst wenn es als gegeben angenommen wird, dass genaue Altersbestimmungen für Gesteine möglich sind, gibt es keine Garantie dafür, dass das Alter eines bestimmten Gesteins dem Alter der Erde entspricht. Es wäre notwendig, entweder Gesteine zu finden, die zur gleichen Zeit wie die Erde entstanden sind, oder Datierungsmethoden zu entwickeln, die "zurückblicken" durch jüngere Ereignisse bis zur Entstehung der Erde.
Zwischen 1921 (Russells Schätzung) und ungefähr dem Zweiten Weltkrieg wurden eine Reihe ähnlicher chemischer Altersbestimmungen für die Erdkruste berechnet und veröffentlicht. Dazu gehören: 3,4 Milliarden Jahre (Rutherford 1929); 4,6 Milliarden Jahre (Meyer 1937); und 3 bis 4 Milliarden Jahre (Starik 1937).
Bis 1946 waren die Ausrüstung und das Verständnis des Zerfallsprozesses ausgereift genug, um eine genaue Einschätzung des Alters der Erde zu ermöglichen. Es war bereits umfassend belegt, dass die Isotopen-Datierung präzise und aussagekräftige Ergebnisse liefern kann. Das verbleibende Hauptproblem war jedoch immer noch dasselbe wie vor fast dreißig Jahren: Genau wie die Techniken anzuwenden und wofür, um ein Alter der Erde zu erhalten.
Die Bewertung von Bleisotopen-Wachstumscurven (etwas ungerecht gegenüber Gerling bekannt als das Holmes-Houtermans-Modell) verspricht viel, da sie durch jüngere Ereignisse bis zu einem Entstehungspunkt zurückblicken kann. Allerdings wären die Schlüssel- und immer noch fehlenden Daten, die für die Anwendung einer solchen Methode benötigt werden, die Bleisotopenverhältnisse zum Zeitpunkt der Entstehung der Erde (d. h. die des „urprünglichen" Bleis).
| 1953 | Clair C. Patterson erzeugt präzise „primordiale" bleisisotopen-Messungen aus Mineralien des Canyon- Diablo-Meteoriten, die sehr wenig (weniger als zehn Teile pro Milliarde) Uran enthalten. Meteoriten liefern die endgültige Lösung für das Rätsel, da sie sowohl „Gesteine sind, die zur gleichen Zeit wie die Erde entstanden sind", und die wichtigen Daten bereitstellen, die es ermöglichen, durch Bleiisotopenberechnungen bis zur Entstehung der Erde zurückzublicken. Es gab zuvor keine Möglichkeit, das Alter der Erde direkt zu bestimmen; sobald Meteoriten einbezogen wurden, gab plötzlich mehrere unabhängige Methoden.
In einer jüngsten Ausgabe des Caltech Alumni Magazine diskutierte Clair Patterson die Ideen, die zur Messung führten:
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| 1953b | F.G. Houtermans verwendet Pattersons (1953) Daten und die Bleiisotopenverhältnisse junger terrestrischer Sedimente, um ein grobes Alter der Erde von 4,5 ± 0,3 Milliarden Jahren zu berechnen. Dies stellt die erste Veröffentlichung des richtigen Werts durch eine gültige Berechnung dar.
Jedoch basieren Houtermans' Berechnungen im Wesentlichen auf Isochronen, die auf zwei Datenpunkten beruhen (ein Datenpunkt für Eisenmeteoriten, ein anderer für junge terrestrische Sedimente). Ohne zusätzliche Daten, um die Erde und Meteoriten auf eine gemeinsame Quelle zu beziehen, sind die berechneten Werte nicht garantiert aussagekräftig. |
| 1956 | Clair C. Patterson veröffentlicht ein Isochron-Alter für das Sonnensystem (und damit für die Erde) von 4,55 ± 0,07 Milliarden Jahren. Die Altersberechnung basiert auf der Pb-Isotopenanalyse von fünf Meteoriten. Patterson weist darauf hin, dass Daten für junge Erd-Sedimente auf derselben Isochron liegen; dies impliziert, dass die Erde einen gemeinsamen Ursprung mit den datierten Meteoriten teilt. Obwohl zu diesem Zeitpunkt nur wenige Meteoriten datiert waren und die einzelnen Meteoritenalter, die existierten, nicht sehr präzise waren, stimmen sie ebenfalls mit dem Isochron-Alter überein. |
| 1998 | Seit den Arbeiten von Pattersons (1953, 1956) und Houtermans' (1953b) wurden viele Daten gesammelt. Die Präzision der Instrumente hat sich verbessert. Viele mehr Meteoriten wurden gesammelt und datiert. Mondgestein wurde gesammelt und datiert. Zerfallskonstanten wurden mit größerer Genauigkeit gemessen. Neue Techniken wurden entwickelt, getestet und angewendet.
Das Eintreffen dieser neuen Daten hat zwei Effekte: (1) einige neue Daten können verwendet werden, um die Präzision der ursprünglichen Berechnungen zu verbessern; und (2) neue unabhängige Messungen bestätigen die ursprünglichen. Rein zufällig haben sich alle Anpassungen (zum Beispiel aktuelle Werte von Zerfallskonstanten) an Pattersons Berechnung von 1956 gegenseitig aufgehoben. Die beste heutige Schätzung des Alters von Meteoriten (4,55 ± 0,02 Milliarden Jahren) ist identisch mit Pattersons Wert, außer für den kleineren Fehlerbereich. Dieser Wert wurde dutzende Male bestätigt. Die beste Schätzung des Alters der Erde heute ist dieselbe wie für Meteoriten: 4,55 ± 0,02 Milliarden Jahre. Im Fall, dass man besonders vorsichtig sein möchte, einen Wert zu berichten, ist die Verwendung des sehr großzügigen Fehlerbereichs von 4,5 ± 0,1 Milliarden Jahren fast sicher, auch zukünftige Änderungen einzuschließen. Für weitere Details zu diesem Thema empfehle ich G. Brent Dalrymple's The Age of the Earth sehr. |
Referenzen
Die meisten Referenzen und Zitate in der Chronologie wurden aus dem Werk Catastrophism von Richard Huggett übernommen. Dieses Werk bietet einen synoptischen Überblick über sich wandelnde Perspektiven sowohl bezüglich Veränderungen in der anorganischen als auch in der organischen Welt. Dalrymples Age of the Earth ist eine Standardquelle zum Verständnis, wie das Alter der Erde bestimmt wird.
Russell, H.N., 1921. Eine obere Grenze für das Alter der Erdkruste in Proceedings of the Royal Society of London, Reihe A, Band 99, S. 84-86.
Dalrymple, G. Brent, 1991. The Age of the Earth. California: Stanford University Press, ISBN 0-8047-1569-6.
Richard Huggett, Catastrophism, 1997, Verso, ISBN 1-85984-129-5.
Hugh Miller, The Testimony of the Rocks, 1857, Gould and Lincoln: Boston
Patterson, C.C., 1953. "Die isotopische Zusammensetzung von meteoritischem, basaltischem und ozeanischem Blei und das Alter der Erde" in Proceedings of the Conference on Nuclear Processes in Geologic Settings, Williams Bay, Wisconsin, 21.-23. September 1953. S. 36-40.
Patterson, Clair C., 1997. Duck Soup and Lead in Engineering & Science (Caltech Alumni Magazine) Band LX, Nummer 1, S. 21-31.
Russell, H.N., 1921. Eine obere Grenze für das Alter der Erdkruste in Proceedings of the Royal Society of London, Reihe A, Band 99, S. 84-86.
Danksagung
Ich möchte mich besonders bei Mark Isaak bedanken, der mir eine Reihe von Referenzen zur Verfügung gestellt hat, die mir nicht zur Verfügung standen, bei Chris Stassen für den Abschnitt über die Geschichte der radiometrischen Datierung und bei Andrew MacRae für die Informationen über Hugh Millers The Testimony of the Rocks.