Temelj geološkega datiranja je radioaktivni razpad. Pri njem se nestabilni izotopi s predvidljivo hitrostjo spreminjajo v druge izotope. Znanstveniki na podlagi njihovega razmerja izračunajo, koliko časa je minilo od nastanka minerala.
Med najpomembnejšimi metodami je datiranje z uranom in svincem. Uporabljajo tudi sisteme, ki temeljijo na rubidiju, stronciju, samariju, neodimu in kaliju. Primerjava različnih izotopskih sistemov pomaga ugotoviti, ali so poznejši geološki procesi spremenili prvotne rezultate.
Najstarejši minerali in kamnine
Pomemben dokaz so drobni kristali cirkona iz zahodne Avstralije. Njihovo starost so z metodo uran-svinec ocenili na približno 4,4 milijarde let. Cirkon ob nastanku sprejme uran, navadno pa izključuje svinec, zato je iz njunega razmerja mogoče izračunati čas nastanka. Kristali dokazujejo, da je Zemljina skorja obstajala že zelo zgodaj v zgodovini planeta.
Najstarejše ohranjene kamnine ne razkrivajo celotne zgodovine Zemlje. Njena skorja se zaradi tektonike plošč, vulkanizma, erozije in taljenja nenehno spreminja, zato so številne najzgodnejše sledi izginile. Znanstveniki se zato opirajo tudi na materiale, ki so ohranili zapise o nastajanju Osončja.
Meteoriti in vzorci z Lune
Meteoriti so pomemben vir dokazov, saj mnogi izvirajo iz obdobja nastajanja planetov in so se izognili obsežnemu geološkemu preoblikovanju. Meritve več kot 70 meteoritov različnih vrst kažejo starost med približno 4,53 in 4,58 milijarde let.
Pomemben mejnik na tem področju je bilo delo geokemika Claira Pattersona v petdesetih letih prejšnjega stoletja. S primerjavo izotopov svinca v meteoritih in zemeljskih vzorcih je izračunal starost približno 4,55 milijarde let. Poznejše meritve z natančnejšimi instrumenti so izboljšale oceno negotovosti, niso pa bistveno spremenile rezultata.
Dodatno preverjanje omogočajo vzorci z Lune, ki so jih prinesle ameriške misije Apollo in sovjetske odprave Luna. Ker na Luni ni tektonike plošč, primerljive z zemeljsko, so se ohranile nekatere zelo stare sledi zgodovine Osončja. Njihova starost podpira časovnico, ki jo nakazujejo zemeljski minerali in meteoriti.
Ocena z določeno negotovostjo
Starost 4,54 milijarde let ni natančen datum nastanka Zemlje. Planet se je oblikoval postopoma, ko so se združevali snov in manjša telesa. Hitrost radioaktivnega razpada določajo predvsem procesi v atomskem jedru, zato je običajne geološke razmere ne spreminjajo toliko, da bi lahko pojasnile bistveno drugačne rezultate.
Za zavrnitev uveljavljene ocene bi bilo treba pojasniti rezultate več neodvisnih izotopskih metod ter starost mineralov, meteoritov in vzorcev z Lune. Zanesljivost ocene zato ne izhaja iz ene meritve, temveč iz ujemanja številnih neodvisnih dokazov. Starost Zemlje (približno 4,54 milijarde let) zato velja za enega najbolje utemeljenih podatkov v geologiji.
