Откуда мы знаем, что астероиды образовались в то же время, что и Земля?

В продолжение вопроса, почему возраст Земли определяется датированием метеоритов, а не ее собственных камней? Какие у нас есть доказательства того, что астероиды действительно образовались в то же время, что и Земля? Есть ли какие-то вещественные доказательства или это вывод, сделанный в основном с помощью моделирования?

• история земли
• планетарная наука
• геохимия
• геохронология
• планетарная формация

Следовать
спросил 19 ноя, 2014 в 21:36
нбубис
827 6 6 серебряных знаков 10 10 бронзовых знаков
$endgroup$
$begingroup$ На самом деле это отличный вопрос! $endgroup$
20 ноября 2014 г., 7:10

$begingroup$ В дополнение к вещественным доказательствам и симуляциям. астрономы также учитывают наблюдения за другими солнечными системами, находящимися в настоящее время на ранних стадиях развития, и в некоторой степени тип динамики, наблюдаемый в кольцах газообразных планет. $endgroup$

20 нояб. 2014 г., 22:03
$begingroup$ Вас интересуют точки зрения креационистов? $endgroup$
21 ноя 2014, 18:30

$begingroup$ @NoctisSkytower Форум посвящен наукам о Земле, что означает, что должны отображаться только проверяемые фрагменты информации. $endgroup$

21 ноя 2014, 22:23

$begingroup$ @Paul В следующий раз, когда вы увидите спонтанное образование астероида или сможете протестировать его создание, дайте мне знать. Мое невежество в этом вопросе довольно велико. $endgroup$

22 ноября 2014 г., 23:12

5 ответов 5

Сортировано по: Сбросить по умолчанию
$begingroup$

Какие у нас есть доказательства того, что астероиды действительно образовались в то же время, что и Земля?

Это зависит от того, что вы определяете как «одно и то же время». Формирование Солнечной системы и Земли произошло не в какую-то конкретную секунду времени, а было непрерывным процессом. Это также зависит от того, что вы определяете как «астероиды».

Я постараюсь привести некоторые вещи в порядок.

1. Самый старый известный материал с Земли — это циркон из Джек-Хиллз в Австралии. Его возраст был недавно уточнен и составляет 4382 миллиона лет. Мы знаем это, потому что измерили. (1)
2. Событие формирования Луны произошло где-то между 4348 и 4413 миллионами лет назад. (2) Теперь этот циркон должен быть моложе Луны (поскольку событие формирования Луны уничтожит все уже существующие минералы на Земле). Тем не менее, между возрастами есть небольшое совпадение. Это связано с тем, что аналитические возможности имеют свои неопределенности и погрешности.

Это означает, что Земля была здесь по крайней мере ~ 4,4 миллиарда лет назад, потому что вам нужно, чтобы у Земли была луна. Земля не просто возникла, она формировалась в течение определенного периода времени, в течение которого маленькие планетезимали сталкивались друг с другом и срастались, образуя более крупное тело.

Теперь вопрос в том, каков возраст планетезималей? Мы не можем знать наверняка, потому что все они интегрированы в Землю, но мы можем посмотреть на астероиды и определить их возраст. Мы делаем это, датируя метеориты, падающие на Землю, которые в некоторых случаях отбрасываются от астероидов в результате (даже большего количества) столкновений и ударов.

Когда вы заглядываете внутрь метеоритов определенного типа, называемых хондриты, вы можете увидеть объекты, которые называются ЦАИs (кальциево-алюминиевые включения).Эти вещества представляют собой твердые тела, сконденсировавшиеся из испарившегося газа, существовавшего в солнечной туманности до того, как сформировались какие-либо планеты и планетезимали. По сути, это первое твердое тело, образовавшееся в Солнечной системе, и они определяют рождение Солнечной системы. Мы знаем, что они образовались 4568 (3,4) или 4569,5 (5) миллионов лет назад.

Планетарные тела (которые в данном обсуждении будут рассматриваться как куски или горные породы размером с километр, способные плавиться и дифференцироваться в мантию и кору, а также срастаться с образованием настоящих планет) начали формироваться примерно от 4566,2 до 4567 миллионов лет назад (5,6, 7) . Мы знаем это, потому что можем датировать метеориты, которые, как мы знаем, произошли из астероидов. Это всего через 2 миллиона лет после образования первых твердых капель в Солнечной системе. Теперь, хотя 2 миллиона могут показаться долгим временем для ваших ежедневных поездок на работу, это не так уж много для планетарных процессов (учитывая, что Земля находится в 4,5-4,4 миллиард лет).

Теперь есть временной разрыв — что произошло между 4566 годом (образование планетезималей и астероидов) и 4413 годом (образование Луны)? Есть около 150 миллионов лет, о которых я еще не говорил. Земля в это время постепенно росла линейно или формировалась довольно быстро? К счастью, есть ответы и на этот вопрос. Основываясь на некоторых измеренных геохимических данных, было показано, что большая часть массы Земли фактически аккрецировалась примерно через 10 миллионов лет после образования Солнечной системы (8). Это довольно быстро! Итак, Земля находилась там сама по себе около 100 миллионов лет, пока не образовалась Луна. Что касается того, как образовалась сама Земля, то это могло быть просто слияние малых планетезималей, столкновение более крупных тел или что-то совсем другое. Химические данные и физические модели не всегда согласуются, и все это вызывает бурные споры.

Это область, которая быстро развивается, и открытия делаются постоянно благодаря лучшим аналитическим возможностям и лучшим моделям. Просто посмотрите на годы газет ниже.Это все передовая и очень захватывающая область исследования. Все, что я здесь написал, может быть неточным или даже просто неверным, но в этом вся прелесть науки.

Есть ли какие-то вещественные доказательства или это вывод, сделанный в основном с помощью моделирования?

Так что это комбинация того и другого. Вы найдете вещественные доказательства: камни с Земли и части метеоритов и их минералов. Вы измеряете их изотопный состав, чтобы определить их возраст и другие характеристики. Затем вы создаете модель (или симуляцию), которая пытается увидеть, что должно произойти, чтобы физические свойства совпадали.

Дальнейшее чтение:

1 Вэлли, Дж. В., Кавози, А. Дж., Ушикубо, Т., Рейнхард, Д. А., Лоуренс, Д. Ф., Ларсон, Д. Дж., … Спикуцца, М. Дж. (2014). Гадейский возраст постмагматического океанического циркона, подтвержденный атомно-зондовой томографией. Геофизические науки о природе, 7(3), 219–223. дои: 10.1038/ngeo2075

2 Карлсон, Р. В., Борг, Л. Э., Гаффни, А. М., и Бойе, М. (2014). Rb-Sr, Sm-Nd и Lu-Hf изотопная систематика лунной Mg-свиты: возраст лунной коры и его связь со временем образования Луны. Философские труды. Серия А, Математические, физические и технические науки, 372(2024), 20130246. doi:10.1098/rsta.2013.0246

3 Бувье, А., и Вадхва, М. (2010). Возраст Солнечной системы переопределен по старейшему Pb-Pb возрасту метеоритного включения. Геофизические науки о природе, 3(9), 637–641. дои: 10.1038/ngeo941

4 Буркхардт К., Кляйне Т., Бурдон Б., Пальме Х., Зипфель Дж., Фридрих Дж. М. и Эбель Д. С. (2008). Минеральная изохрона Hf-W для включений, богатых Ca, Al: возраст солнечной системы и время образования ядра в планетезималях. Геохимика и Космохимика Acta, 72(24), 6177–6197. doi: 10.1016/j.gca.2008.10.023

5 Бейкер Дж., Биззарро М., Виттиг Н., Коннелли Дж. и Хаак Х. (2005). Раннее планетозимальное плавление с возрастом 4,5662 млрд лет для дифференцированных метеоритов. Природа, 436 (7054), 1127–31. дои: 10.1038 / природа 038825

6 Гринвуд, Р. К., Франчи, И.А., Джамбон, А., и Бьюкенен, ПК (2005). Обширные магматические океаны на астероидных телах в ранней Солнечной системе. Природа, 435 (7044), 916–8. дои: 10.1038 / природа03612

7 Амелин Ю., Кальтенбах А., Иизука Т., Стирлинг С. Х., Айрленд Т. Р., Петаев М. и Якобсен С. Б. (2010). U–Pb хронология древнейших твердых тел Солнечной системы с переменным содержанием 238U/235U. Письма по науке о Земле и планетах, 300(3-4), 343–350. doi:10.1016/j.epsl.2010.10.015

8 Радж Дж. Ф., Кляйн Т. и Бурдон Б. (2010 г.). Широкие границы аккреции Земли и формирования ядра, ограниченные геохимическими моделями. Геофизические науки о природе, 3(6), 439–443. дои: 10.1038/ngeo872

Следовать
ответ дан 20 ноя 2014 в 8:07
Список игр
22.4k 4 4 золотых знака66 66 серебряных знаков128128 бронзовых знаков
$endgroup$

$begingroup$ Вау. Это один из самых полных ответов, которые я видел на SE. Благодарю вас! $endgroup$

20 ноября 2014 г., 8:10

$begingroup$ Определенно мой передний край — мой ответ ~ 20 лет! lol Но это показывает, что мы знали ответ 20 лет назад, даже если он был намного менее подробным. $endgroup$

20 ноя 2014 в 14:01

$begingroup$ Я поддержу этот ответ, если вы отредактируете его, включив в него дополнительную информацию о формировании Солнечной системы. Вы упомянули слово «аккреция», но большой частью этой головоломки является научный консенсус в отношении того, как формируются солнечные системы (который основан на наблюдениях за нашей собственной солнечной системой, а также за вновь формирующимися системами в нашей галактике). Действительно, астероиды были здесь до того, как Земля полностью сформировалась. $endgroup$

20 ноября 2014 г., 22:01

$begingroup$ @farrenthorpe для обмена стеками по физике или астрономии. И один из способов взглянуть на это состоит в том, что Земля — это просто астероид, который стал необычно большим, чем другие. $endgroup$

21 нояб. 2014 г., 11:06

$begingroup$ Я совершенно поражен, что эти даты могут иметь такие маленькие неопределенности. «от 4566,2 до 4567 миллионов лет назад» составляет менее 0,025%.Мой скептицизм срабатывает, но он подтверждается тремя прекрасными цитатами. Впечатляющий. $endgroup$

12 апр 2019 в 20:03
$begingroup$

Формирование звезды Т-Тельца означает начало конца протопланетного диска, из которого могут формироваться планеты и астероиды. Конец близок, когда загорится эта звезда. Сильные солнечные ветры и давление солнечного излучения сметают с диска все мелкие объекты. Некоторые спирали внутрь, некоторые наружу. Нет ни пыли, ни газа, из которых могут образоваться новые планеты и астероиды. Все, что можно сделать, это зачистить не очень маленькие объекты, которые избежали солнечного ветра и радиационного давления.

Следовать
ответ дан 19 ноя 2014 в 21:42
Дэвид Хэммен Дэвид Хэммен
20.8k 1 1 золотой знак 52 52 серебряных знака 97 97 бронзовых знаков
$endgroup$
$begingroup$

Возраст 4,55 млрд лет для Земли на самом деле является датой «твердого материала», основанной на железно-никелевых метеоритах, датированных с помощью радиоизотопного датирования.

Если у вас достаточно образцов метеоритов, вы сможете идентифицировать те, изотопы которых указывают на другой возраст. Например, при нанесении на график их отношения изотопов Pb будут иметь разные градиенты. Мы этого не видим.

Следовать
ответ дан 20 ноя 2014 в 2:39
Винваэд
3 843 16 16 серебряных знаков 38 38 бронзовых знаков
$endgroup$

$begingroup$ На самом деле, я думаю, что большая часть дат датируется хондритовыми метеоритами. Железные метеориты менее пригодны для датирования. $endgroup$

19 дек. 2014 г., 15:16
$begingroup$

Тот факт, что подавляющее большинство небесных объектов в нашей Солнечной системе вращается одинаково (в том же направлении, что и вращение Солнца), является свидетельством наблюдений, что они образовались примерно в одно и то же время в результате одних и тех же процессов. Планета-изгой/протопланета/астероид, захваченная гравитационным следом нашей Солнечной системы в пространстве-времени, будет иметь шанс 50/50 развить орбиту в том же направлении. Если бы это была ретроградная орбита, ее шансы на выживание были бы значительно меньше.Подумайте об одном гонщике NASCAR, который решил мчаться не в том направлении.

Я, конечно, не говорю, что в орбитальной механике не происходит странных вещей, и хотя наша Солнечная система немного успокоилась по сравнению с ее прежними катастрофическими хаотическими днями, в настоящее время все большее число ученых считает, что Нептун и Уран поменялись орбитальными орбитами. траектории из-за гармонического гравитационного притяжения Юпитера и Сатурна, а экзопланета с ретроградной солнечной орбитой (WASP-17b) была либо планетой-изгоем, захваченной ее солнечной системой, либо ее орбита была перевернута в сторону, противоположную направлению вращения Солнца, из близкого столкновение с другим объектом.

Следовать
ответ дан 20 ноя 2014 в 21:04
пользователь1193 пользователь1193
$endgroup$

$begingroup$ Разве не должно быть много вероятность того, что орбита захваченного объекта будет развиваться таким образом, меньше 50/50? Захваченный объект, скорее всего, не выровняется с плоскостью Солнечной системы, поэтому он будет двигаться в странных направлениях. $endgroup$

21 нояб. 2014 г., 15:49

$begingroup$ @LieRyan — Конечно, ты прав. Я провел слишком много времени в «Флатландии» Эдвина Эббота Эббота и, следовательно, думал слишком много, как Кан, и недостаточно, как Кирк. $endgroup$

— пользователь1193
21 нояб. 2014 г., 18:55
$begingroup$

Возможно, требуется небольшой шаг назад, чтобы получить более широкую точку зрения. Обратите внимание на эту строку в ответе Майкла — «это может быть просто неправильно».

Вопрос раскрывает некоторые очень вопиющие предположения: 1. Мы знаем, как образовалась Земля. 2. Мы знаем, когда образовалась земля.

Нынешняя теория аккреции не выдерживает никакой критики — как в переносном, так и в буквальном смысле. Пыль или камни в космосе просто не могут срастись сами по себе и образовать такое тело, как Земля. Даже фундаментальная физика не согласна с этим. Моделирование должно игнорировать этот основной факт и вместо этого вводить искусственные факторы, чтобы камни и пыль «склеивались» при столкновении.Вы просто выходите и пытаетесь заставить камни склеиваться, когда они врезаются друг в друга — убедитесь сами, сработает ли это в космосе, где сопротивление разлету еще меньше. Более того, даже если допустить слипание какого-то чудесного горячего ила радиоактивного материала, тут же возникает другая проблема: исключение воды из-за тепла. Невозможно, чтобы вся вода на Земле попала сюда из космоса. Почему вода ударяет только по земле [и откуда она вообще взялась] таким образом, что на Марсе, Венере и Луне нет никаких свидетельств водяной бомбардировки?

Тогда возникает вопрос, как можно измерить возраст чего-либо?

К сожалению, возраст не является физическим свойством, которое мы можем измерить напрямую, как длину, объем, плотность и т. д.

Чтобы узнать возраст чего-либо, нужно присутствовать, когда оно возникло, а затем иметь какой-то способ, с помощью которого можно приписать ему какую-то меру течения времени. Короче говоря, возраст — это абстрактная конструкция, которую невозможно измерить физически.

Что можно измерить, так это пропорции числа атомов материнских и дочерних продуктов радиоактивного материала. Но установление этой пропорции и применение скорости распада для определения возраста не дает истинного возраста. Вы когда-нибудь находили запись о калибровке, подтверждающую, что радиоактивный метод действительно дает правильный возраст? Был ли кто-то свидетелем и фиксацией создания основного радиоактивного камня, а затем отслеживанием его возраста с помощью метода радиоактивного распада? На мой взгляд, это не было сделано, и фактически, когда были сделаны некоторые измерения вновь образовавшегося базальта в результате извержения Сент-Хелен, полученный возраст явно неверен. Лучшее, что он может дать, — это «возраст», основанный на очень сомнительных предположениях.

Поскольку мы не знаем истории Земли, нам необходимо сделать некоторые предположения относительно ее создания.Нам нужны некие «часы», по которым мы могли бы измерить возраст Земли. Эти часы должны быть независимыми от самой Земли, поэтому люди используют метеороиды, предполагая, что они должны быть как минимум такими же старыми, как если бы не старше самой Земли.

Основная проблема заключается в том, что нам нужно знать, когда эти часы начали тикать, и у нас просто нет никаких средств, чтобы установить объективный способ определить это. Там не было никого, кто мог бы стать свидетелем и запечатлеть это событие. Вот в чем проблема.

Даже если вы предполагаете, что радиоактивный распад происходил с постоянной скоростью [что, как мы видели, теперь уже не соответствует действительности], вам все равно придется делать предположения о задействованных количествах. Но здесь кроется другая проблема — вы не знаете происхождения и истории исходного материала — как долго ЭТО существовало до того, как оно начало свою радиоактивность? Можно продолжать до бесконечности.

Таким образом, несмотря на в высшей степени «научный» ответ, данный Майклом, факт состоит в том, что нельзя определить возраст Земли, не сделав некоторых в высшей степени метафизических предположений о происхождении Вселенной. Вы должны сделать несколько сомнительных необоснованных предположений относительно того, как возникла вся вселенная. Его невозможно определить научно, несмотря на то, что сегодня в космологии используются новейшие и самые совершенные технологии. Нас просто не было. У нас нет свидетельства очевидца. У нас нет записи. Лучшее, что мы можем сделать, это сделать предположения относительно отправной точки.

Вам может не понравиться этот ответ. Вы можете даже разозлиться, увидев это, но, к сожалению для вас, вы не можете оттолкнуть его достоверность.