| Re:地球の誕生について |
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ねこんた 2006/08/11(金) 10:47
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はじめまして
>地球が誕生したのはおよそ４６億年といわれていますが、なぜ４６億年なんでしょうか？
なぜ４６億年前か？ というのは どうして４６億年前だとわかるのか？ というご質問だと解釈して回答を書きますね
天然に存在する元素は最も軽い水素から、最も重いウランまで９２種類ありますが、同じ水素でも同位体といって質量数の異なるものが３種類あります。普通の水素は質量数１ですが、質量数２の重水素、質量数３の三重水素です。
同様に他の元素にも質量数の異なるものが何種類もあるのですが、これらの同位体のうち不安定で、他の元素に変化するものを放射性同位元素といいます。他の元素に変化するというのはもとの元素が減ることで、減る速度は同位体によって決まっています。
ウラン238は半減期（元の半分になるまでの時間）約45億年で鉛などの元素に変わります。ウラン鉱床のウラン238のうち半分が鉛ならその鉱床は45億年まえにできたと考えることができます。このような方法を他の元素でも適用して、岩石や化石の中に含まれる同位対比を測定すればその岩石や化石ができた時代を調べることができるのです。
地球で最も古い岩石は38億年前のものですが、地球を作るもとになった微惑星の破片と考えられる隕石の年代は、どう遡っても46億年前後に集中します。つまり太陽とそれをとりまく微惑星ができたのが46億年前と考えられるというわけです。
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| Re:地球の誕生について |
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ねこんた 2006/08/11(金) 11:06
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地球ができたのは約10個の原始惑星（１個が火星程度）が衝突してできたとされています。最後の１個が斜めに衝突して、その結果地球のマントル物質が宇宙空間に放り出され、地球の周囲を回るようになったのが月です。
できたての月はいまよりずっと地球に近くて、互いに強い潮汐力を及ぼし合っていました。月の潮汐力は地球の海に干満をもたらし海水（当時は融けたマントルも）の抵抗によって地球の自転を遅くするように働きます。地球の自転周期（１日）は８時間程度だったとされています。これが現在２４時間まで遅くなったのです。
一方 地球は月の約８０倍も大きいので、月にもっと大きな潮汐力を及ぼします。そのため月の自転速度も遅れ、やがて最も安定した 自転周期＝公転周期 に落ち着きました。そのため月は常に同じ面を地球に向けています。（昔は月も高速で自転していたかもしれませんが、どれくらいで回っていたかなどは調べられませんが、多分早い時期に自転周期＝公転周期なったでしょう）
遠い将来には月の潮汐力によって地球の自転速度も月と等しくなります。つまり地球と月は互いに同じ面を向け合ってまわります。またそのことで月の自転速度はさらに遅れます。しかし自転周期＝公転周期は変わらないので、月が地球から遠ざかって公転周期自体がおそくなります。・・・とはいえそうなるのは太陽が白色矮星になる何十億年よりさらに未来のことですけど・・
冥王星と衛星カロンはすでにそういう関係になっていて、互いに同じ面を向け合っています。また木星の４大衛星や、土星の衛星タイタンなども 自転周期＝公転周期 となって惑星に対して同じ面を向けています。
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| Re:地球の誕生について |
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ねこんた 2006/08/11(金) 17:30
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なお 岩石のできた年代測定には カリウム・アルゴン法が一般的に用いられます。
カリウム・アルゴン法は約１２．５億年の半減期を持つカリウム40の原子核がこわれてアルゴン40になる過程を利用して測定します。カリウムは他の元素と結びついて化合物を作りますが、アルゴンは不活性ガスなので化合しません。そのためマグマが冷えて岩石ができるときカリウムは岩石を形成する物質となって残りますが、アルゴンは空気中に放出されて残りません。つまり現在ある岩石中にアルゴンがあればそれはカリウムが変化したものなのです。アルゴンの量が多ければ古く、少なければ新しい岩石だということになりますね。また最近ではアルゴン39とアルゴン40を区別できるようになり、岩石ができたときたまたま残ったアルゴンと区別できるようになりました。そのためより正確な年代測定が可能になりました。
他にもルビジウム・ストロンチウム法などが用いられています。
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