miniatura|La Terra fotografiada des de l'Apollo 17 Ledat de la Terra és d'uns 4.540 milions d'anys
Aquesta edat s'ha determinat per datació radiomètrica de material meteorític i és coherent amb l'edat de les mostres de roques terrestres i lunars més antigues que es coneixen.
Després de la revolució científica i del desenvolupament de la datació radiomètrica, les mesures del plom en minerals rics en urani mostraren que alguns excedien els mil milions d'anys.Per al resum vegeu Els minerals d'aquests tipus més antics analitzats fins ara –petits cristalls de zircó de les muntanyes Jack Hills d'Austràlia Occidental– tenen almenys 4.404 milions d'anys. Comparant la massa i la lluminositat del Sol amb la de multitud d'altres estrelles, sembla que el sistema solar no pot ser molt més vell que aquestes roques. Les inclusions riques de Ca-Al (inclusions riques en calci i alumini) –els constituents sòlids més antics dels meteorits que es formaren en el sistema solar – tenen 4.567 milions d'anys, el que ens dona una edat del sistema solar i un límit per a l'edat de la Terra. Una hipòtesi descriu que l'acreció de la Terra començà molt d'hora després de la formació de les inclusions riques en Ca-Al i els meteorits. L'edat de la Terra és difícil de determinar, ja que no es coneix el temps exacte d'acreció de la Terra, i les prediccions dels diferents models d'acreció varien d'uns pocs milions fins a 100 milions d'anys.De la mateixa manera és difícil determinar amb exactitud l'edat de les roques més velles de la Terra, ja que són agregats de minerals possiblement d'edats diferents.
Desenvolupament del concepte geològic modern Els estudis dels estrats, capes de roques de la Terra, donaren als naturalistes les primeres apreciacions sobre els canvis que la Terra havia patit durant la seva existència. Aquestes capes sovint contenien restes fossilitzades de criatures desconegudes, donant peu a interpretar una progressió d'organismes de capa a capa.
El danès Niels Stensen () fou un dels primers naturalistes occidentals que interpretà les connexions entre les restes fòssils i els estrats. Les seves observacions el feren formular importants conceptes estratigràfics (per exemple, el "principi de superposició d'estrats" i el "principi de l'horitzontalitat original"). El 1790, el naturaista britànic William Smith formulà la hipòtesi que si dues capes de roques de diferents localitzacions contenien fòssils similars, era plausible que les capes tinguessin una edat similar. El nebot de William Smitht, John Phillips, calaculà posteriorment per aquests mitjans que la Terra tenia sobre els 96 milions d'anys.
El naturalista Mikhaïl Lomonóssov, considerat com el fundador de la ciència russa, suggerí a mitjan que la Terra havia estat creada separadament de la resta de l'univers, alguns centenars de milers d'anys abans. Les idees de Lomonóssov eren principalment especulatives, però el 1779 el naturalista francès Comte du Buffon intentà obtenir l'edat de la Terra amb el següent experiment: Creà un petit globus que s'assemblés a la Terra en la seva composició i llavors mesurà la seva raó de refredament. La qual cosa el conduí a estimar l'edat de la Terra en 75.000 anys.
Altres naturalistes usaren aquestes hipòtesis per construir la història de la Terra, encara que les seves línies temporals foren inexactes, ja que no sabien quant de temps trigava a assentar-se les capes estratigràfiques. El 1830, el geòleg Charles Lyell, desenvolupant les idees del filòsof natural escocès James Hutton, popularitzà la teoria del catastrofisme en què les condicions de la Terra es trobaven en perpetu canvi, erosionant-se i reformant-se contínuament, i que la proporció d'aquest canvi era més o menys constant. Això era un desafiament per al punt de vista tradicional, que veia la història de la Terra com a estàtica, amb canvis produïts per catàstrofes intermitents. Molts naturalistes foren influenciats per Lyell i cregueren que els canvis eren constants i uniformes.
Primers càlculs miniatura|William Thomson (Lord Kelvin) El 1862, el físic William Thomson (Lord Kelvin) de Glasgow publicà uns càlculs que fixaven l'edat de la Terra entre 20 milions i 400 milions d'anys. Dalrymple(1994) pp 14–17,38
Assumí que la Terra s'havia format a partir d'un objecte completament fos, i determinà el temps que trigaria la superfície a refredar-se per assolir la temperatura actual. Els seus càlculs no tingueren en compte la convecció de l'interior de la Terra, el que permet que escapi més calor de l'interior per escalfar les roques properes a la superfície. El geòlegs no acceptaren una edat tant petita per a la Terra i els biòlegs pensaren que era un poc plausible. Charles Darwin, que havia estudiat el treball de Lyell, proposà la seva teoria de l'evolució dels organismes per selecció natural, en el qual el procés de combinació de variació heretable i acumulativa aleatòria esmerçaria gran quantitat de temps. (els genetistes han mesurat la ràtio de divergència genètica de les espècies, usant el rellotge molecular, per datar l'últim ancestre universal de tots els organismes vius que han datat en entre 3.500 i 3.800 milions d'anys).
En una conferència el 1869, Thomas Huxley atacà els càlculs de Thomson, suggerint que semblaven precisos però que estaven basats en supòsits falsos. El físic alemany Hermann von Helmholtz (el 1856) i l'astrònom canadenc Simon Newcomb (el 1892) atribuïren una edat de 22 i 18 milions d'anys respectivament: independentment calcularen el temps que trigaria el Sol en condensar-se fins al diàmetre i la lluentor actual des de la nebulosa de gas i pols de la que va néixer.Dalrymple(1994) pp 14–17 Els seus resultants eren coherents amb els de Thompson, això no obstant, havien assumit que el Sol brillava tan sols per la calor de la seva contracció gravitacional. Encara no es coneixien els processos de fusió nuclear solar.
Altres científics també recolzaren les dades de Thompson. El fill de Charles Darwin, l'astrònom George Howard Darwin de la Universitat de Cambridge, proposà que la Terra i la Lluna s'havien separat partint d'un mateix cos en els primers temps quan encara eren cossos fosos. Calculà el temps que trigaria la Terra a tenir l'actual rotació de 24 per fricció de marea obtenir un valor de 56 milions d'anys, la qual cosa donà més proves que els càlculs de Thompson estaven en la bona direcció.
La darrera estimació que Thomson donà el 1897 fou: "que era més de 20 i menys de 40 milions d'anys, i probablement més a prop de 20 que de 40".Dalrymple(1994) pp 14,43
El 1899 i 1900 John Joly del Trinity College (Dublín) calculà la ràtio a la que els oceans haurien acumulat sal per processos d'erosió, i determinà que els oceans tenien entre 80 i 100 milions d'anys.
Datació radiomètrica
Els minerals de les roques contenen de manera natural uns elements químics concrets i no d'altres. Es poden introduir elements exòtics amb el pas del temps gràcies a processos de desintegració radioactiva dels isòtops radioactius de les roques. Mesurant la concentració de productes de desintegració estables, juntament amb el període de semidesintegració i la concentració inicial coneguda de l'element, es pot calcular l'edat de la roca. Els productes radioactius finals típics són argó provinent de la desintegració del potassi 40 i plom de la desintegració l'urani i el tori. Si la roca es fon, això passa en el mantell terrestre, aquests productes finals no radioactius escapen o es redistribueixen. Per tant, l'edat de les roques terrestres més antigues dona un mínim per l'edat de la Terra assumint que una roca no pot ser més antiga que la mateixa Terra.
Mantell convectiu i radioactivitat Lord Kelvin calculà el 1892 l'edat de la Terra usant gradients tèrmics i arribà a una estimació de 100 milions d'anys. No s'adonà que la Terra té un mantell terrestre fluid i viscós, i això malmeté els seus càlculs. Al 1895 John Perry usant un model de mantell conductiu i escorça prima estimà l'edat de la Terra entre 2 i 3 milions d'anys. Kelvin mantingué la seva estimació en 100 milions d'anys però després la reduí a uns 20 milions d'anys.
La radioactivitat introduiria un altre factor en els càlculs. El 1876, el químic francès Antoine Henri Becquerel discobrí la radioactivitat. Al 1898, els investigadors Marie i Pierre Curie, descobriren els elements radioactius poloni i radi. El 1903 Pierre Curie i Albert Laborde anunciaren que el radi produïa prou calor per a desfer el seu propi pes en gel en menys d'una hora.
Els geòlegs ràpidament s'adonaren que el descobriment de la radioactivitat podria canviar els càlculs sobre l'edat de la Terra. Aquests càlculs assumien que la Terra i el Sol s'havien format en un determinat passat i que s'estaven refredant des de llavors. La radioactivitat donava un procés pel qual es generava calor. George Darwin i Joly foren els primers a assenyalar-ho el 1903. Reprinted by BookSurge Publishing (2004)
Invenció de la datació radiomètrica La radioactivitat, que havia anul·lat la validesa dels càlculs precedents, però brindà noves eines per calcular l'edat de la Terra utilitzant la datació radiomètrica.
miniatura|Ernest Rutherford en 1908.
Ernest Rutherford i Frederick Soddy continuaren els seus treballs amb materials radioactius i arribaren a la conclusió que la radioactivitat es devia a la transmutació espontània d'elements atòmics. En una desintegració radioactiva, un element es converteix en un altre element, més lleuger, i en el procés emet radiació alfa, beta, o gamma. Ells també trobaren que un element radioactiu decau per convertir-se en un altre a una velocitat característica que és diferent per a cada element. Aquesta velocitat s'expressa en funció de la "vida mitjana", o lapse de temps necessari perquè la meitat d'una quantitat d'un material radioactiu es transmuta i converteixi en el seu "producte de desintegració".
Mentre que alguns materials radioactius posseeixen vides mitjanes curtes, altres tenen vides mitjanes molt llargues. L'urani, el tori, i el radi tenen vides mitjanes perllongades i, per tant, encara se'ls troba en l'escorça terrestre, però aquells elements amb vides mitjanes curtes ja no es troben en forma natural en l'escorça terrestre. Aquesta troballa fa pensar que seria possible mesurar l'edat de la Terra si es mesuressin les proporcions relatives entre els materials radioactius de mostres geològiques. En realitat, els elements radioactius no sempre es desintegren directament cap a elements no-radioactius o estables, en canvi es desintegren formant altres elements radioactius que tenen les seves pròpies vides mitjanes que al seu torn es desintegren, fins que després d'una cadena de processos s'arriba a un element estable. Aquestes "cadenes de desintegració", com ara les de l'urani-radi i les del tori, es descobriren als pocs anys d'haver descobert la radioactivitat, i foren la base sobre la qual es desenvoluparen les tècniques de datació radiomètrica.
Aquests temes es veieren enriquits pels descobriments de Bertram B. Boltwood i de Rutherford. Boltwood que havien realitzat estudis sobre materials radioactius, i quan el 1904 Rutherford donà algunes xerrades en Yale,Rutherford, E.:Radioactivity transformations(287 pàg.). Nova York: Charles Scribner 's Sons, 1906; reimprès per Juniper Grove (2007) Boltwood s'inspirà per descriure les relacions entre els elements de diverses cadenes de desintegració radioactives. Posteriorment el 1904, Rutherford realitzà el primer pas cap a la datació radiomètrica en suggerir que les partícules alfa emeses en una desintegració radioactiva podien quedar atrapades en una mostra de roca en forma d'àtoms d'heli. En aquest temps, Rutherford solament estava endevinant la possible relació entre partícules alfa i els àtoms d'heli, teoria que es demostrà quatre anys després.