Jak stará je Země? V této otázce se lidé mnohokrát slavně mýlili. Teologové věk naší planety počítali na základě Bible a domnívali se, že jde o tisíce let. Slavný je "výpočet" irského arcibiskupa Jamese Usshera, který určil její vznik na rok 4004 před Kristem. Věda na tom dlouho nebyla lépe. Třeba slavný lord Kelvin komplikovaně, geniálně a nepřesně spočítal podle teploty Země a předpokládaného tempa jejího chladnutí, že naše planeta je stará řádově desítky až stovky milionů let.
Až ve 20. letech 20. století se do toho vložili jaderní fyzici a na základě rozpadu radioaktivních prvků k dnešnímu dni dospěli k názoru, že naše planeta je stará kolem 4,4 až 4,5 miliardy let.
Dokladů z té doby máme ovšem velmi málo. Země prošla nejen vlastním geologickým vývojem, během kterého se většina hornin znovu "recykluje" ponořením do velkých hloubek a roztavením. Naprostá většina důkazního materiálu z prvních dnů Země byla tedy důkladně zničena.
Jednou výjimkou jsou malé, velmi odolné krystaly zirkonu. Mikroskopické krystaly tohoto minerálu vznikají v horninách za vysokého tlaku a díky svým vlastnostem mohou přežít i velmi dramatické události. Nejlépe trvanlivost tohoto minerálu mají dokládat zirkony z australského pohoří Jack Hills. To tvoří dnes pískovce, ale v něm se dají najít krystaly zirkonů mnohem starší než okolní pískovce. V 80. letech se poprvé objevily názory, že některé z těchto australských zirkonů dokonce přežily z doby možná před více než čtyřmi miliardami let.
Chyba může být téměř ve všem
V roce 2009 vědci analyzovali celkem 100 tisíc zirkonů z Austrálie a mezi nimi našli dva starší než 4,35 miliardy let . Ale ty byly geologům podezřelé. Zirkony pro vznik potřebují takové geologické podmínky, které nastávají v pevné zemské kůře. Je opravdu možné, aby Země "vychladla" a získala pevný povrch tak rychle? A tak bylo určení stáří nejstarších zirkonů hodně kritizováno.
Není totiž těžké při něm udělat "chybu". Stáří zirkonů se určuje pomocí na pohled jednoduchého postupu. Krystal obsahuje jisté množství uranu, které se postupně mění na určité izotopy olova. Z jejich počtu lze pak zpětně určit, kolik bylo v krystalu uranu původně, jak dlouho se toto množství rozpadalo (to lze určit přesně) a to by mělo odpovídat stáří samotného krystalu.
Snímek zirkonu pod optickým mikroskopem
V praxi je postup samozřejmě o mnoho komplikovanější. K určení stáří se odebírá jen malý vzorek, takže se může stát, že zrovna v tom se nahromadilo více atomů olova než ve zbytku krystalu. Třeba proto, že při radioaktivním rozpadu se atomy v krystalické mřížce pohybují, a tak mohou vznikat nerovnoměrnosti. Vliv na rozložení olova může hrát i zahřívání krystalu při jeho ponoření do zemské kůry či jiných událostech. Pokazit se může i řada dalších věcí a něco takového se podle kritiků nejspíše stalo v případě australských zirkonů.
John Valley z Univerzity ve Wisconsinu s kolegy se rozhodli, že udělají superpodrobný audit, který by spekulace buď prokázal, nebo vyvrátil. Rozhodli se určit doslova polohu jednotlivých atomů olova v dostatečně velkém vzorku starého krystalu zirkonu s co nejlepší přesností. Jejich práce vyšla v časopise Nature Geoscience (přístup je placený).
Počítání atomů
Důkladná práce měla zjistit, jestli jsou atomy olova rozmístěny pravidelně, nebo se v jejich rozložení najde nějaká nepravidelnost, která by ovlivnila určení stáří. Ukázalo se, že atomy olova se sice v krystalu někdy vyskytují ve "shlucích", ale ty by neměly hrát roli. V porovnání s velikostí vzorku, ze kterého se určuje stáří, jsou tak malé, že jejich (ne)přítomnost celkovou statistiku nijak neovlivní. Stáří zkoumaného zirkonu vědci zpřesnili na 4,374 ± 0,006 miliardy let.
Pro geology je na výsledku "počítání atomů" zajímavé, že Země se po svém vzniku vyvíjela poměrně rychle. Aby se mohl zirkon zformovat, musela už 100 milionů let po předpokládaném vzniku být naše planeta pokryta silnou a relativně chladnou pevninskou kůrou podobnou té současné.
Země tedy mohla být poměrně brzy po vzniku vhodným místem pro evoluci života. Na povrchu se zřejmě mohla vyskytovat voda a teploty za běžných okolností také nebyly úplně extrémní (i když pro člověka by to bylo místo k nepřežití). Samozřejmě, v tuto chvíli nemáme žádné důkazy ani o tom, že by život existoval, ani že by neexistoval. Jen víme, že neexistuje žádný důvod, aby na Zemi nebyl už zhruba před 4,3 miliardami let.
