В последней четверти XIX века велись длительные дебаты о возрасте Земли. В книге Чарльза Лайелла "Принципы геологии" (1830-33) он показал, что Земля изменялась медленно, и то, что мы видим, является результатом постепенных изменений. Этот униформитаризм явно означал, что Земля была древней, хотя Лайель не пытался выяснить, насколько древней.
Его младший друг Чарльз Дарвин тоже верил в это. Дарвин видел, что если бы эволюция имела место, то для этого потребовалось бы много времени. Кроме того, между ранними окаменелостями в кембрийских слоях и современной поверхностью суши находится огромное количество осадочных пород. Дарвин и Лайель согласились, что для отложения такого количества горных пород потребовалось бы очень много времени.
В первом издании книги "О происхождении видов" (1859) Дарвин подсчитал, что эрозия Суссекского ущелья заняла 300 миллионов лет.p314 И он, и Лайель были удивлены, когда физик Уильям Томсон (лорд Кельвин) сказал, что Земля не может быть такой старой, как они думали. Он произвел расчеты, основываясь на том, сколько времени должно было потребоваться Земле, чтобы остыть до нынешней температуры, учитывая начальную точку отсчета в 2 000Co. Результат Кельвина был основан на идее, что приповерхностный геотермический градиент отражает кондуктивное охлаждение твердой Земли.
Он провел этот расчет несколько раз, делая различные предположения. В 1862 году его оценка составляла от 20 до 400 миллионов лет; но в 1866 году он снизил верхнюю оценку до 100 миллионов лет и напал на Дарвина и Лайла за то, что они не обратили внимания на его расчет. Мы знаем, что Дарвин был обеспокоен и переживал, что этого времени будет недостаточно для эволюции. Томас Генри Хаксли заметил, что расчеты Кельвина были хороши, но его предположения были неверны. В 1897 году Кельвин произвел расчеты в последний раз и получил 20-40 миллионов лет. Этого времени, конечно, было бы недостаточно для эволюции. Оливер Хевисайд также не согласился и предложил альтернативную геотермическую модель. В конечном итоге и Кельвин, и Хевисайд оказались неправы.
Вязкая мантия
В конце XIX века кто-то понял, что если мантия является вязкой (липкой) жидкостью, то это сильно повлияет на расчеты. В 1895 году Джон Перри, бывший помощник Кельвина, рассчитал возраст Земли от 2 до 3 миллиардов лет, используя модель конвективной мантии и тонкой коры.
В модели Кельвина тепло на поверхности Земли выделяется за счет охлаждения неглубокой внешней коры в предположении, что Земля твердая. Но если бы проводимость внутри Земли была намного выше, чем на поверхности, то ядро и нижняя мантия Земли также охлаждались бы. Это обеспечило бы огромный запас энергии на поверхности. В этом случае оценка возраста Земли, данная Кельвином, была бы слишком занижена во много раз.
Основной причиной Перри было то, что конвекция в жидких или частично жидких недрах Земли будет передавать тепло гораздо эффективнее, чем теплопроводность:
"... большая внутренняя текучесть практически означает бесконечную проводимость для нашей цели".
Кельвин придерживался своей оценки в 100 миллионов лет, а позже снизил ее примерно до 20 миллионов лет.
Теперь мы знаем, что существование вязкой жидкости под тонкой корой является гораздо более важным фактором, чем открытие радиоактивности, []которое было хрестоматийным объяснением в течение многих лет. Открытие и переосмысление работы Перри произошло совсем недавно.
