Magyar Tudomány, 2008/11 1296. o.

Az id a földtudományokban



A geológiai id

és a földtudományok fejldése1


Mészáros Ern


Pannon Egyetem, Föld- és Környezettudományi Tanszék, Veszprém

meszaroserno invitel . hu


A Biblia és a Föld kora


A Föld, a Világegyetem életkorának, és általában az idnek a megítélése a keleti és a nyugati kultúrában meglehetsen különböz. A keleti ember számára az idt a születés és a halál, majd az újjászületés, a nappalok és éjszakák, az évszakok szabályos ismétldése jelenti, amely örökkön örökké létezett: A Föld kora végtelen. Ezzel szemben a zsidó-keresztény kultúrkörben a világ teremtetett, amelybl akarva-akaratlan következik, hogy bolygónknak története, st életkora van.

A keresztény gondolkodásban továbbá a vezérfonalat az Írás, a Biblia biztosítja, amelybl megfelel hozzáállással tulajdonképpen minden kiolvasható. Különösen olyan kérdések, amelyeket a tudomány hosszú ideig támpontok, megfigyelések és kísérletek híján kénytelen volt megválaszolatlanul hagyni. Erre egyik jó példa, hogy amikor Leonardo da Vinci Lombardiában a tengerparttól 200 km-re halkövületeket talált, kézenfekvnek tnt annak kimondása, hogy a hal valamikor régen, a vízözön idején került ilyen messzire a tengerektl. Történt mindez annak ellenére, hogy az arab filozófusok (tudósok), már da Vinci eltt több száz évvel közelítették a helyes megoldást. Így Alhazan (arabosan Abu Ali Al-Hasszán ibn Al-Heitham) 1000 körül feltételezte, hogy a halak kövületei a tengerek alján a kzetek kialakulásakor keletkeztek, majd a földmozgások jutatták ket a vizektl távoli szárazföldekre. A nyugati tudományban hasonló feltételezéssel Nicolaus Steno csak a 17. század második felében állt el.

A Biblia általános elfogadottságából következett, hogy Európában a Föld korát is elször a Biblia alapján próbálták megállapítani. Bár a probléma már Luther Mártont is foglalkoztatta, John Lightfoot, a Cambridge-i Egyetem alkancellárja 1642-es, a világ teremtésérl szóló könyvében kijelentette, hogy a teremtés i. e. 3929-ben történt. Aztán az ír James Ussher anglikán érsek számításai váltak hosszú ideig a keresztény világban elfogadottá. A számítás szó nem túlzás, hiszen az említett érsek nem kis munkával valóban kiszámolta, hogy a Bibliában szerepl generációk száma mekkora idszakra utal. Az persze már kicsit túlzás volt, hogy hibahatár nélkül a világ teremtésének idejére az 1654-ben megjelent Annalium pars posterior… cím könyvében pontosan az i. e. 4004. október 23-át meg elz szürkületet adta meg. Ussher adatát a keresztény világban évszázadokig elfogadták, de a földtudomány fejldése az általa megadott kort enyhén szólva kétségessé tette.

Ugyanakkor becslésének kultúrtörténeti jelentségét ma sem tagadjuk, hiszen lehetséges becslést jelent arra vonatkozóan, hogy a Biblia milyen hosszú kor történetét öleli fel.


A geológusok ellenvéleményt nyilvánítanak


A geológus megnevezés természetesen olyan értelemben túlzás, hogy a földtudomány kezdeti mveli nem rendelkeztek a mai értelemben vett képesítéssel. Így eredetileg jogász volt mind James Hutton, mind Sir Charles Lyell, akik a geológia kialakításában nagy szerepet játszottak. Hutton a saját birtokán fedezte fel, hogy a felszíntl lefelé haladva különböz jelleg rétegek találhatók. Helyesen feltételezte (a 18. század végén vagyunk), hogy a különböz korokban keletkezett üledékes kzetek építik föl. Minél mélyebbre hatolunk, annál régebbi képzdményekhez jutunk. Megfigyelte továbbá, hogy a rómaiak által Britanniában épített utak kövein a mállás nyomait sem lehet felfedezni: a kzetek mállása és keletkezése sokkal hosszabb folyamat lehet, mint néhány ezer év, vélte. Nem vállalkozott a Föld korának megbecslésére. Kimondta azonban, hogy a Föld korának sokkal hosszabbnak kell lennie, mint Ussher becslése. Ezt a nézetet támasztotta alá a francia Buffon grófja (eredeti néven Georges-Louis Leclerc), aki A természet korszakai cím kötetében megállapítja, hogy a jelenlegi felszínformák a földtörténet során végbement lassú folyamatok eredményei.

Lyell európai utazásai során figyelt fel a földtani formákra. Ezek változatossága érdekldését annyira felkeltette, hogy életét a geológiának szentelte. 1830 és 1833 között megjelent háromkötetes, világosan megírt kiváló mve (A geológiai elvei) mérföldk a földtudományok történetében. Ebben a mben nemcsak kimondta, hogy a Földön a múltban végbement folyamatok a jelenleg megfigyelt jelenségekkel értelmezhetk, hanem figyelembe véve a feltárt kövületeket, leszögezte: nem kizárt, hogy a Föld kora eléri, st meghaladja a 100 millió évet. Ez a közlés az egyházban természetesen megbotránkozást keltett, mivel azt is magában foglalta, hogy a Föld képe a múltban egyáltalán nem olyan volt, mint amilyennek most látjuk. Olyan állatok kövületei is felszínre kerültek, amelyek manapság már nem élnek. A 100 millió évet egyébként oceanológiai megfontolások is támogatták. John Joly ugyanis a 19. század végén kiszámította, hogy legalább 90 millió évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy a folyók az óceánokba annyi sót szállítsanak, mint a jelenlegi mennyiség.

Lyell könyve Charles Darwin érdekldését annyira felkeltette, hogy nagy jelentség utazásai során a Beagle fedélzetén gyakran ezt a könyvet forgatta. A fajok eredete cím közismert könyvében javasolt evolúciós elmélete ugyanis feltételezi, hogy a növény és állatvilág fejldéséhez nagyon hosszú idre volt szükség. Így úgy tnt, hogy a 19. század második felében a Föld korát illeten, a pontos szám megadása nélkül, két tudományág, nevezetesen a geológia és a biológia lényegében azonos nézeteket vall. Pontosabban szólva: a Föld kora felteheten több mint 100 millió év. Az egyezés ellenére a Föld korának kérdésérl a tudományos viták csak ebben az idben lángoltak föl. Közbeszóltak a fizikusok, akik a Föld korának meghatározását termodinamikai elvekre alapozták.


A Föld kora és a termodinamika


A Föld korának els termodinamikai becslését Isaac Newton végezte el. Az 1687-ben megjelent Principiá-jában ugyanis megemlíti, hogy a Föld izzó állapotából mintegy 50 ezer év alatt hlhetett le. Mvének egyéb részei, nevezetesen a mozgást leíró törvények azonban annyira fontossá váltak, hogy a Föld korának megemlítésével késbb senki sem foglalkozott. Ismereteink szerint a már említett Buffon gróf volt az els, aki a Föld korának megállapítása céljából kísérleteket is végzett. Vörös izzásig hevített vasgömbök hlésének tanulmányozása útján arra a következtetésre jutott, hogy 36 ezer évnek kellett eltelnie ahhoz, hogy a hl Földön az éllények megjelenhessenek, és további 39 ezer évnek, hogy a jelenlegi hmérsékletet elérjük. Röviden a Föld kora 75 ezer évvel egyenl.

Jean Fourier nem végzett kísérleteket. Számításait hvezetési egyenletekre alapozta. Buffonnal szemben helyesen feltételezte, hogy a Föld belseje még nem hlt ki teljesen. Eredményül 100 millió évet kapott, ami a geológusok becslésének alsó határa volt.

Ezt a véleményt azonban Lord Kelvin (William Thomson), a 19. század nagy brit fizikusa egyáltalán nem osztotta. Abból indult ki, hogy a henergia forrása nem kémiai energia (például oxidáció), hanem a gravitációs összehúzódás. Ilyen alapon kiszámította, hogy a Nap energiája is az összehúzódásból származik, következésképpen a Nap átmérje évente kb. 50 métert csökken (sajnos ez a szám abban az idben ellenrizhetetlen volt). Eszmefuttatásából következett, hogy a Nap kora 24 millió évre tehet, aminél a Föld semmi esetre sem lehet öregebb. Ily módon a fizikusok és a földtudományi szakemberek véleménye között legalább nagyságrendi eltérés volt. A földtudomány hiába produkált egyre több, egyre különösebb kihalt éllényekre utaló leleteket, a fizika, pontosabban a fizikának tulajdonított egzaktság ereje, és nem utolsósorban Lord Kelvin tekintélye megfellebbezhetetlen volt.

Nagy-Britanniában, st egész Európában ezért nem is akadt senki, aki Lord Kelvinnel nyílt vitába mert volna szállni. Amerikainak kellett lenni ahhoz, hogy valaki felvegye a „nagy ember” által eldobott kesztyt. Így Thomas C. Chamberlin 1899-ben egyszeren kijelentette: ha a fizika a Föld korára ilyen rövid idt ad meg, akkor a fizikának nincs igaza. Ezt a sommás megállapítást talán úgy lehetne módosítani, ha a ’fizika’ helyébe a ’termodinamika’ szót írnánk. Hiszen a radioaktivitás felfedezése után a fizika szolgáltatta azt a módszert, amelyet ma abszolút kormeghatározásnak nevezünk. A radioaktivitás továbbá a Föld életében olyan hforrást is jelent, amelyet felfedezése eltt természetesen nem vehettek figyelembe.


A modern tudomány:

radioaktív kormeghatározás


A radioaktív kormeghatározás a kzetek és általában a Föld korának meghatározásában forradalmi változást hozott. A módszernek számos változata van, de a lényeg minden esetben az, hogy a radioaktív anyagok meghatározott ütemben bomlanak, meghatározott felezési idvel rendelkeznek. Példaként megemlítjük az urán izotópjainak (tömegszámuk 238 és 235) bomlását, amelynek során rendre 206, illetve 207 tömegszámú ólom keletkezik. Van azonban az ólomnak egy „közönséges” változata is, amelynek tömegszáma 204-el egyenl. Ez utóbbi mennyisége az idk során természetesen állandó. A geológiai órát a különböz izotópok arányának összehasonlítása szolgáltatja.

Az els radioaktív kormeghatározást Bertram Boltwood végezte 1907-ben. Különböz kzetekben végzett mérések eredményei szerint arra a meggyzdésre jutott, hogy a Föld több mint 400 millió éves, de nem kizárt, hogy kora eléri a kétmilliárd évet. A következ igen fontos mérési sorozat elvégzése Alfred O. Nier nevéhez fzdik, aki különböz helyeken gyjtött, különböz korú kzetekben végzett ólomizotóp méréseket. Eredményeit a geológia nagy brit alakja, a földtudományokat forradalmasító lemeztektonikai elmélet elfutára, Sir Arthur Holmes értékelte és a 20. század negyvenes éveiben a Föld legvalószínbb korára kereken hárommilliárd évet kapott.

Holmes a Föld korának kiderítésében nagy szerepet játszott. 1913-ban, 23 éves korában közzétett könyvében (A Föld kora) egy nagyon fontos javaslatot tett. Chamberlin elképzelésébl indult ki, amely szerint a Föld keletkezéskor nem izzó gömb volt, hanem a Nap körül kering anyagokból állt össze. Ha ez az elképzelés helyes, okoskodott Holmes, akkor a meteoritok jobb lehetséget nyújtanak a Föld (Naprendszer) korának a meghatározására, mint a sok változáson átesett földi kzetek. Ezt az elképzelést az amerikai Claire Petterson tette késbb magáévá. Tehette ezt azért is, mivel a második világháború után olyan tömegspektrométereket fejlesztettek ki, amelyek igen pontos izotópméréseket tettek lehetvé. Petterson a tömegspektrométeres mérések nagy szakértje volt. Így nem csoda, hogy az ólomszennyezdés különböz közegekben (víz, leveg, talaj) való kimutatásában is úttör szerepet játszott. Három k- és két vasmeteoritban végzett mérései alapján 1956-ban megállapította, hogy a Föld kora 4550 millió (+70 millió), azaz kereken 4,6 milliárd éves. Ez az a kor, amelyet a mai földtudományok elfogadnak, illetve alkalmaznak.


Záró megjegyzések


A Föld korának meghatározása az emberi elme egyik legnagyobb vívmánya. Világosan mutatja, hogy a tudomány hogyan közelít meg egy els pillanatban megfoghatatlan kérdést. Még akkor is, ha az eredmény, amely felé közelít, olyan meglep érték, mint a 4,6 milliárdos végeredmény. A történet, mint láttuk, abból állt, hogy eljutottunk az emberi értelemmel még belátható 6000 évtl a 100 milliárd éven át a 4,6 milliárd évig. Így nem meglep, hogy a már megöregedett Arthur Holmes 1962-ben, amikor az Amerikai Geológiai Társaság aranyérmét átvette, beszédében a következket mondta: „Visszatekintve némi vigaszt nyújt az öregkori gyengeségre, hogy a Föld sokkal gyorsabban, sokkal öregebb lett, mint jómagam”. (Lewis, 2000)


Kulcsszavak: geológiai idskála, a Föld kora, kormeghatározás


IRODALOM: Lewis, C. (2000): The Dating Game. Cambridge University Press, Cambridge



1 Elhangzott a Földtudományok Osztálya közgylési osztályülésén 2003. V. 7-én


<-- Vissza a 2008/11 szám tartalomjegyzékére


<-- Vissza a Magyar Tudomány honlapra


[Információk] [Tartalom] [Akaprint Kft.]