% verbleibende Häufigkeit

(1)

Die Entdeckung der Zeit

(2)

Palermo Stein

2500 v. Chr.

Der Palermo Stein ist das älteste erhaltene

Dokument von Menschen, welche Ihre Geschichte

aufgeschrieben haben

(3)

Erzbischof James Ussher

(1581-1656)

Erklärt um 1650, dass das offizielle Alter der Erde 4004 v.

Chr. ist, basierend auf biblischen Stammbäumen.

(4)

Sedimentäre Gesteine und

deren Fossilien wurden im Allgemeinen

interpretiert, als das Resultat der grossen Flut

Die Sintflut

(5)

Scilla's Buch über Fossilien

(1670)

Das Titelblatt zeigt wie “der Verstand" mit dem “Auge der Vernunft“ der “Spekulation" die organische Natur eines fossilen

Seeigels demonstriert.

Man bemerke die weiteren Fossilien, verstreut auf dem

Boden.

Scilla erklärte die Herkunft und Position von Fossilien mittels der

Sintflut.

(6)

Burnett's

“Heilige Theorie der Erde"

(1635-1715)

Die heutige Erde ist im Zentrum ihrer 7-stufigen Geschichte, vorausgegangen Noahs Flut und

in Kürze gefolgt von einem apocalyptischen Ende.

(7)

Leonardo da Vinci

(1452-1519)

Notizbücher drücken Zweifel an der Sintflut aus.

Leonardo nutzte die Bewegungsraten von Weichtieren und fand damit heraus, dass viel mehr Zeit notwendig ist.

(8)

Nils Steensen ("Steno") (17. Jahrhundert) - diskutiert die Herkunft von Fossilien

Steno war ein dänischer Doktor, der für die Medici's in Italien arbeitete.

Er wurde aufgefordert

einen Bericht zu schreiben über einen weissen Hai, der an der Küste von

Italien an Land gespült wurde.

(9)

Steno (17. Jh.) – diskutiert den Ursprung von Fossilien

Steno erkannte, dass die Zähne ähnlich aussehen wie

"Tonguestones“, zungenförmigen Steinen von welchen man dachte, dass sie vom Himmel fallen, um faule Leute zu treffen!

Er realisierte dann, dass diese Steine Fossilien sind, welche

früher lebendes Material waren. Er schrieb einen Anhang zu seinem Bericht des Hais, in welchem er das Problem diskutiert, wie etwas, das einmal lebte in einem Gestein erhalten werden kann.

(10)

Steno (17. Jahrhundert)

Steno setzte seine Studien fort an den Gesteinen um Tuscany.

Er interpretierte Geologie anhand von "historischen" Ereignissen wie die Sintflut, Atlantis etc.

(11)

Hooke erhielt eine Kopie von Steno's Abhandlung in

London und wurde fasziniert von Geologie und Fossilien

Robert Hooke (1635-1703)

(12)

Georges Louis Leclerc, the Comte de Buffon (1707-1788)

Benutzte die Abkühlrate von Eisen um 1778 zu ermitteln, dass die Erde mehr als 75,000 Jahre alt sein muss.

Er erhöhte dies später auf 3 Millionen Jahre.

(13)

James Hutton

(1726-1797)

Der Vater der

modernen Geologie

Realisierte, dass enorm lange Zeit (Hunderte von Millionen Jahre) nötig ist, um die Menge an Sedimenten auf der Erde zu erklären

Erkannte die Wichtigkeit von Diskordanzen (un- conformities) – Indikatoren, dass massive Ände- rungen der Erdoberfläche in der Vergangenheit stattgefunden haben, welche grosse Lücken in den sedimentären Dokumenten produzierten.

Realisierte, dass Granite aus geschmolzenem Magma entstanden sind

(14)

James Hutton

(1726-1797)

Der Vater der

modernen Geologie

Die letzte Zeile lautet:

“Das Resultat unserer gegenwärtigen

Nachforschungen ist, dass wir keine Spur eines Beginns und keinen Ausblick auf ein Ende

haben.

Schrieb den ersten wichtigen geologischen Text

“Die Theorie der Erde" publiziert im Jahre 1788 Etablierte das Prinzip des Aktualismus-

“Die Gegenwart ist der Schlüssel zur Vergangenheit"

(15)

Charles Lyell

(1797-1875)

Beteiligt an heftigen Konfrontationen mit der Kirche über den Ursprung der Erde.

2 wichtige Grundsätze:

“Bevorzuge immer Verstand gegenüber Autorität"

“Wenn Du mir nicht glaubst – geh und schaue selbst"

Schrieb das erste moderne Textbuch “Die Prinzipien der Geologie"

Hatte einen grossen Einfluss auf Charles Darwin

(16)

Charles Darwin

(1809-1882)

Nahm die erste Ausgabe von Lyell's “Prinzipien der Geologie" mit sich, als er mit der Beagle um die Welt reiste.

Nahm and, die Erde sei Hunderte von Millionen Jahre alt, basierend auf Raten der biologischen Veränderungen.

(17)

Charles Darwin (1809-1882)

Ideen über die Evolution wurden von vielen lächerlich gemacht

(18)

Lord Kelvin

(William Thompson)

(1824-1907)

Professor in Physik an der Universität Glasgow Schrieb eine Dissertation über “Der Wärmefluss durch den Erdkörper"

Entwickelte Abkühl-Gesetze

Machte Messungen der Temperatur mit zunehmender Tiefe in der Earth

Berechnete die Rate des Wärmeverlusts der Erde

1864 Erde muss < 400 Millionen Jahre alt sein 1896 Erde muss < 40 Millionen Jahre alt sein Erkannte nicht, dass es eine zusätzliche

Energiequelle gibt, welche die Erde warm hält.

(19)

Mark Twain über Lord Kelvin und das Alter der Erde

(20)

Henri Becquerel

(1852-1908)

1896 Entdeckung der Radioaktivität

1903 Nobel Preis für Physik

(21)

Pierre Curie

(1859-1906)

Marie Curie

(1867-1934)

1897 Entdeckung von Radium

1903 Entdeckung, dass radioaktive Substanzen Wärme erzeugen

1911 Nobel Preis für Chemie

(22)

Sir Joseph John Thomson

(1856-1940)

1897 Entdeckung des Elektrons

1913 Entdeckung von Isotopen mittels eines Massen-

spektrographen

(23)

Ernest Rutherford

(1871-1937)

1898 Entdeckung, dass der radioaktive Zerfall ein spontaner zufälliger Prozess ist

1903 Entdeckung, dass alle radioaktiven Substanzen ein Tochter-Atom

produzieren

1908 Nobel Preis für Chemie

1911 Entdeckung des Kerns eines Atoms

1900 Entdeckung, dass der radioaktive Zerfall sowohl α und, β Teilchen als auch

γ-Strahlen produziert

1905 Erste U-He Alter gemessen und Alter von ~500 Millionen Jahren erhalten

(24)

100

0

stabil

langlebig

kurzlebig (ausgestorben)

Isotope und Zeit-Skalen

Beginn der Galaxie → Zeit → Gegenwart

Kollaps des solaren Nebels Ende des Planetenwachstums Beginn des Planetenwachstums

% verbleibende Häufigkeit

Nucleosynthese in Sternen

(25)

Jedes Atom das zerfällt produziert eine Tochter

Nuklid Halbwertszeit (Mio. Jahre)

Tochter

26Al 0.73 ²⁶Mg

60Fe 1.5 ⁶⁰Ni

53Mn 3.7 ⁵³Cr

107Pd 6.5 ¹⁰⁷Ag

182Hf 9 ¹⁸²W

129I 15.7 ¹²⁹Xe

92Nb 36 ⁹²Zr

244Pu 80 ¹³⁶Xe

146Sm 103 ¹⁴²Nd

235U 704 ²⁰⁷Pb

238U 4468 ²⁰⁶Pb

(26)

Uran hat 2 Haupt-Isotope mit verschiedenen Halbwertszeiten, ²³⁵U und ²³⁸U.

²³⁵U zerfällt zu ²⁰⁷Pb und ²³⁸U zerfällt zu ²⁰⁶Pb.

Durch messen des Verhältnisses von ²⁰⁷Pb zu ²⁰⁶Pb in verschiedenen Objekten kann man bestimmen, wann sich diese gebildet haben.

Uran - Blei Datierung

(27)

(28)

In einigen Gesteinen und Mineralien ist bereits ²⁰⁷Pb und ²⁰⁶Pb zum Zeitpunkt der Entstehung eingebaut.

Zur Korrektur dessen werden ²⁰⁷Pb und ²⁰⁶Pb dividiert durch ²⁰⁴Pb – welches nicht durch

radioaktiven Zerfall produziert wird.

Dies wurde möglich gemacht durch die Entwicklung von Massenspektrometern

Uran - Blei Datierung

(29)

Francis William Aston (1877-1945)

Bestimmte die erste Isotopen- Zusamensetzung

von vielen Elementen mittels eines

Massen-

spektrometers

(30)

Al Nier

Entwickelte moderne Massenspektrometer,

welche zur

Bestimmung präziser Isotopen-Alter fähig

waren

(31)

HIGH VOLTAGE

DETECTORS MAGNET

MAGNETIC FIELD

MASS SPECTROMETER

(32)

Arthur Holmes 1946

(33)

Fritz Houtermans 1946

(34)

Clair Patterson 1956

(35)

Andere

Datierungstechniken ergeben das gleiche

Resultat.

87

Rb zerfällt zu

⁸⁷

Sr und war sehr nützlich zur

Datierung von Meteoriten und

Gesteinen auf der Erde.

(36)

In den vergangenen 200 Jahren hat unsere

Abschätzung über das Alter der Erde um einen Faktor

von einer Million zugenommen.

(37)

Neue Isotopen-Techniken verwenden ein Plasma

(38)

• erstes seiner Art

• grosses BIG Massenspektrometer

• höhere Auflösung für Arbeiten mit leichten Isotopen

Neue Isotopen-Techniken an der ETH

(39)

Heute werden Laser benutzt,

um Gesteine im Mikron-Bereich zu datieren Heute werden Laser benutzt,

um Gesteine im Mikron-Bereich zu datieren

(40)

Leonardo da Vinci (1451-1519) - „Zweifel" , was die Sintflut angeht

Erzbischof Ussher (1650) - Erde bildete sich 4004 v. Chr.

Nils Steensen (17tes Jahrhundert)

– diskutiert den Ursprung von Fossilien (gefolgt von Robert Hooke)

Georges Louis Leclerc, der Comte du Buffon (1707-1788)

– Abkühl-raten von Eisen. Erde ist mindestens 75,000 Jahre alt

James Hutton (1726-1797) und Charles Lyell (1797-1875)

- entwickeln moderne Geologie. Erde ist >100 Millionen Jahre alt

Charles Darwin (1809-1882)

– Raten der biologischen Evolution. Erde ist >100 Millionen Jahre alt

William Thompson, Lord Kelvin (1824-1907)

– Wärmeverlust-Raten. 1864 Erde ist <400 Millionen Jahre alt 1896 Erde ist <40 Millionen Jahre alt

Die Entdeckung der Zeit

(41)

Henri Becquerel (1896) - Entdeckung der Radioaktivität

Marie and Pierre Curie (1903)

- Radioaktiver Zerfall produziert Wärme

Ernest Rutherford and Bertram Boltwood (1905)

– Erstes Uran-Helium Alter (etwa 500 Millionen Jahre)

Joseph John Thomson (1907) - Entdeckt Isotope

Francis William Aston (ab 1910) - Entdeckt mehr Isotope

Arthur Holmes (1913) – Erde ist >1.6 Billionen Jahre alt

Al Nier (1940s) - Entwirft und baut präzise Massenspektrometer

Fritz Houtermans and Arthur Holmes (1946)

– zeigen unabhängig voneinander, dass Unterschiede in Blei-

Isotopen darauf hinweisen, dass die Erde >3 Billionen Jahre alt ist

Clair Patterson (1955, 1956) – zeigt mit Hilfe von Blei-Isotopen, dass Meteorite und die Erde 4.5 - 4.6 Billionen Jahre alt sind