Tiedetöppäysjoulukalenteri: 9. Maapallon ikä

Julkaistu: 09.12.2019 / Jari Mäkinen
Lordi Kelvin

Pätevätkin tutkijat tekevät virheitä, kun päätelmiä tehdään vajavaisten tietojen perusteella tai jotain seikkaa ei osata ottaa huomioon. Se, miten Lordi Kelvin arvioi maapallon iän, on hyvä esimerkki tästä.

Lordi Kelvin, eli Sir William Thomson, oli 1800-luvulla toiminut (26.6.1824 – 17.12.1907) fyysikko ja insinööri, jonka nimi elää nykyisin absoluuttisen lämpötilan yksikkönä. Kelvin päätteli ensimmäisenä, mikä on absoluuttisen nollalämpötilan arvo, eli −273,15°C.

Hän tutki myös sähköä ja matemaattista analyysiä, laati modernin fysiikan periaatteita ja oli mukana kehittämässä merenkulkutekniikkaa sekä osallistui lennätinkaapelin laittamiseen Euroopan ja Yhdysvaltain välille. Parhaiten hänet kuitenkin tunnetaan termodynamiikan tutkijana.

Siihen liittyy myös hänen arviointinsa maapallon iästä. Hän arvioi – sinänsä aivan oikein silloisen tiedon perusteella – maapallon syntyneen kuumana, sulana kivimetallipallona, joka on viilentynyt ajan kuluessa. Hän esitti koko maailmankaikkeuden noudattavan termodynamiikan lakeja, ja kuvaili miten aurinkokunta sekä kaikki muu avaruudessa kokee lopulta lämpökuoleman. Siis kaikki viilenee, kun lämpötila koko universumissa tasaantuu. 

Nykynäkökulmasta tämä ei ole mitenkään radikaalia, mutta 1800-luvulla se oli. Monet ajattelivat maapallon olosuhteiden olleen samanlaisia oikeastaan aina, mutta Kelvin mukaan Maa olisi ollut aikanaan liian kuuma asuttavaksi ja olisi tullut sopivaksi elämälle kehittyä vasta myöhemmin.

Charles Darwin julkaisi kirjansa Lajien synty vuonna 1859, ja osin sen innostamana Kelvin arvioi maapallolle ikää juuri tämän viilenemisen perusteella. Näin maapallon kehittyminen saataisiin  tukemaan evoluutiota.

Vuonna 1864 hän esitti ensimmäisen arvionsa: 20 – 400 miljoonaa vuotta. Kelvin itse totesi, että haarukka on varsin suuri siksi, että hän ei ollut varma eri kivilajien sulamislämpötiloista ja ominaislämpökapasiteeteista.

Kolmea vuosikymmentä myöhemmin (1897) Kelvin rohkeni esittää uuden, tarkennetun arvion: 20 – 40 miljoonaa vuotta.

Nyt tiedämme, että arvio oli aika tavalla pielessä, sillä maapallo on noin viisi miljardia vuotta vanha. Siis 5000 miljoonaa vuotta, eli noin 200 kertaa vanhempi kuin Kelvin laski.

Kelvinin päättelyssä meni pieneen ensinnäkin se, että hän oletti lämpötilan kulkevan tasaisesti joka puolella maapalloa, myös eri syvyyksillä.

Toiseksi hän ei tiennyt mitään radioaktiivisuudesta, joka löydettiin vuonna 1903.

Maapallon iän suhteen radioaktiivisuudella on todella suuri merkitys, koska radioaktiivisten aineiden hajoaminen on tuottanut lämpöä ja "hidastanut" viilenemistä.

Lisäksi maapalloon on törmännyt aurinkokunnan ollessa nuori paljon pienempiä kappaleita, ja painovoima on puristanut nuorta maapalloa kasaan. Aivan aluksi Maa oli varsin löyhä ja viileä massamöykky.

Vaikka Kelvin ennätti kuulemaan radioaktiivisuudesta ja muista ikäarvioista maapallolle ennen kuolemaansa, hän ei muuttanut näkemystään. Hän oli yleensä oikeassa ja hyvin itsevarma, ja todennäköisesti tässäkin tapauksessa vakuuttunut siitä, että hänen teoriansa oli paras.

Hän kuoli vuonna 1907, eli samana vuonna kun radiometrinen iänmääritys keksittiin, ja kenties hän olisi lopulta muuttanut mieltään vanhempaa maapalloa tukevan massiivisen todistusaineiston edessä.

Mitä maapallon ikään tulee, niin yhä edelleen on yllättävän paljon kreationisteja, jotka vastoin kaikkia todisteita uskovat maapallon olevan alle 10 000 vuoden ikäisen. Mutta se on jo ihan toinen juttu...

Tiedetöppäysjoulukalenteri

Tiedetuubin joulukalenteri vuonna 2019 esittelee tieteellisiä töppäyksiä sekä erehdyksiä: tietoisia huijauksia, puhtaita vahinkoja ja myös varsin onnekkaiksi osoittautuneita epäonnistumisia. Ne auttavat myös ymmärtämään miten tiede toimii – ja että tutkijatkin ovat ihmisiä.

Kaikki avautuneet luukut ovat täällä.