thumb|Uitzicht op het westelijk halfrond van de Aarde, samengesteld uit verschillende satellietbeelden door NASA.
De ouderdom van de Aarde bedraagt volgens de wetenschappelijke consensus 4,5 tot 4,6 miljard jaar (1 miljard jaar = 109 jaar of 1 Ga). Deze waarde is gesteund op het onderzoek van de isotopische samenstelling van loodertsen uit het Archaïcum, en op dateringen met verschillende radiometrische methodes van meteorieten, waarvan men aanneemt dat hun ouderdom overeenkomt met die van het zonnestelsel. Bijkomende informatie wordt geleverd door de maanstenen waarvan de oudste gedateerd werd op 4,51 Ga met de rubidium-strontiummethode. Verder hebben dateringen met de uranium-loodmethode van een aantal kleine zirkoonkristallen in conglomeraatgesteente uit de Jack Hills in West-Australië, een ouderdom opgeleverd boven de 4 Ga, met een maximum van 4,40 Ga. Deze laatste resultaten hebben betrekking op de eerste processen die verantwoordelijk waren voor de vorming van de aardkorst en kunnen beschouwd worden als een minimumwaarde voor de Aarde als planeet.
De Aarde ontstond volgens de meest aanvaarde theorie door accretie van de zonnenevel. Het exacte moment waarop deze accretie plaatsvond is moeilijk te bepalen, omdat in de verschillende modellen voor accretie de lengte van het proces verschilt: van enkele miljoenen jaren tot 100 miljoen jaar. De exacte ouderdom van de Aarde is daardoor op dit moment niet nauwkeurig te bepalen.
In de eeuwen vóór de wetenschappelijke revolutie werd in Europa de ouderdom van de Aarde vooral bepaald aan de hand van gegevens in de Bijbel. Ook tegenwoordig accepteert een aantal, vooral conservatieve, religieuze groepen alleen schattingen van de ouderdom van de Aarde die gebaseerd zijn op theologische gronden.
De eerste wetenschappelijke schattingen thumb|Een fossiel van een trilobiet, een uitgestorven diersoort. In de 18e eeuw begonnen geleerden fossielen, vaak versteende overblijfselen van uitgestorven organismen, te bestuderen. Al snel bleek dat er in gesteentelagen een bepaalde volgorde van fossielen voorkomt, waarmee een evolutionaire geschiedenis van het leven op de Aarde kon worden opgesteld.
Aan het begin van de 18e eeuw probeerden een aantal natuurwetenschappers de ouderdom van de Aarde op wetenschappelijke manier te benaderen. Michail Lomonosov, die gezien wordt als de grondlegger van de wetenschap in Rusland, was een van de eersten die dit probeerden. Hij suggereerde dat de Aarde apart van het (oudere) heelal gecreëerd was, een aantal honderdduizend jaar geleden.
Lomonosovs ideeën waren voornamelijk speculatief, maar in 1779 probeerde de Franse geleerde Georges-Louis Leclerc de ouderdom van de Aarde met een experiment te berekenen. Hij maakte een kleine globe van materiaal waar de Aarde uit bestaat en mat hiervan de afkoelsnelheid. Daaruit schatte hij de ouderdom van de Aarde op 75.000 jaar.
Weinig natuuronderzoekers gaven aandacht aan dit werk. De meesten lieten de vraag van de ouderdom van de Aarde over aan theologen, of namen simpelweg aan dat de Aarde altijd al had bestaan en altijd zou blijven bestaan. Halverwege de 18e eeuw begonnen natuuronderzoekers de volgorde van en fossielen in gesteentelagen te bestuderen. Ze kwamen onomstotelijk tot de conclusie dat de Aarde tijdens haar bestaan – hoe lang dat dan ook mocht duren – aan verandering onderhevig is geweest.
Deze gesteentelagen bevatten vaak gefossiliseerde overblijfselen van onbekende dieren of planten en er leek van laag tot laag een duidelijke volgorde in het voorkomen van soorten te zitten. Rond 1795 stelde de Britse geoloog William Smith dat als twee gesteentelagen op verschillende plekken dezelfde fossielen bevatten, ze waarschijnlijk dezelfde ouderdom hebben. Dit principe, dat tegenwoordig biostratigrafie genoemd wordt, geldt nog steeds en is een van de belangrijkste ouderdomsdateringen en methodes om de ouderdom van gesteentes op verschillende plekken op de Aarde in overeenstemming te brengen.
Dit idee werd door anderen gebruikt om een geschiedenis van de Aarde op te stellen, hoewel niet duidelijk was wat de tijdschaal was. Ook was het niet bekend hoe lang het duurde om een gesteentelaag te vormen. John Phillips, neef en student van Smith, schatte later de ouderdom van de Aarde op 500 miljoen jaar.John Phillips, strangescience.net
De geoloog Charles Lyell stelde rond 1830 dat het aardoppervlak in voortdurende verandering is, waarbij gebergten gevormd worden en erosie die weer afbreekt. Volgens Lyell was de snelheid van deze veranderingen ongeveer constant in de tijd. Dit was niet in overeenstemming met de traditionele ideeën van die periode, waarin de geschiedenis van de Aarde als in beginsel statisch werd gezien en veranderingen alleen verklaard konden worden door enorme natuurrampen (het zogenaamde catastrofisme). Lyells nieuwe ideeën waren het begin van het uniformitarianisme, dat onder geleerden al snel veel aanhangers kreeg. Het uniformitarianisme stelt dat veranderingen die heden ten dage zichtbaar zijn uniform zijn door de geologische geschiedenis heen. Lyell prefereerde een model waarin de Aarde eeuwig was.
De eerste berekeningen: natuurkundigen tegenover biologen en geologen thumb|William Thomson, baron Kelvin, berekende in 1862 dat de Aarde 100 miljoen jaar oud moest zijn. In 1862 publiceerde de Schotse natuurkundige William Thomson (beter bekend als Lord Kelvin) berekeningen waarin de ouderdom van de Aarde uitkwam tussen 20 miljoen en 400 miljoen jaar. Hij nam aan dat de Aarde was gecreëerd als een compleet gesmolten bal steen, en berekende hoe lang het duurde voor de bal afgekoeld was tot de huidige temperatuur.
Geologen hadden problemen deze (voor hen korte) ouderdom van de Aarde te accepteren. Biologen konden wel accepteren dat de Aarde niet oneindig bestaan had, maar zelfs 100 miljoen jaar leek te kort. Charles Darwin, die Lyells werk had bestudeerd, stelde de evolutietheorie op waarin de evolutie van organismen door natuurlijke selectie plaatsvindt. Natuurlijke selectie, dat een combinatie van genetische variatie en cumulatieve selectie inhoudt, kon alleen op waarheid berusten als de Aarde al zeer lang bestaan had. Zelfs 400 miljoen jaar leek daarvoor nog te kort.
In 1869 viel Thomas Huxley, een grote aanhanger van Darwin, Thomsons berekeningen aan. Hij beweerde dat ze, hoewel correct uitgevoerd, op foute aannames berustten. (Huxley zou achteraf gelijk blijken te hebben, Thomsons berekende ouderdom was nog steeds te klein. Thomson probeerde het probleem via natuurkundige weg aan te pakken, de biologen en geologen via een andere weg: uiteindelijk zaten de laatsten dichter bij de waarheid.)
Huxley slaagde erin een lang en productief debat op te roepen. De Duitse natuurkundige Hermann von Helmholtz en de Canadese astronoom Simon Newcomb berekenden onafhankelijk van elkaar de hoeveelheid tijd die nodig is voor de Zon om vanuit een gasnevel tot zijn huidige diameter te accretiseren. Ze kwamen uit op 100 miljoen jaar, waarmee ze een grens aan de ouderdom van de Aarde gaven die overeenkwam met Thomsons berekeningen. In hun berekeningen namen ze echter aan dat de Zon alleen warmte uitstraalt door gravitationele contractie (samentrekking onder invloed van de zwaartekracht). Ze kenden geen andere manier waarop energie geproduceerd kon worden.
Andere wetenschappers waren het ook met Thomsons berekeningen eens. De zoon van Charles Darwin, de astronoom George Darwin, stelde voor dat de Aarde en de Maan van elkaar los gebroken waren in de tijd dat beide gesmolten waren. Hij berekende vervolgens de hoeveelheid tijd nodig voor de wrijving van de getijden om de Aarde een 24-urige dag te geven, en concludeerde dat Thomson gelijk moest hebben.
In 1899 berekende de Ier John Joly de snelheid waarmee zout door erosie in de oceanen terecht kan komen en kwam tot de conclusie dat de Aarde ongeveer 90 miljoen jaar oud moest zijn.
Radiometrische datering Voor meer uitleg, zie: Radiometrische datering
Principe Mineralen in gesteenten bevatten van nature bepaalde chemische elementen, terwijl andere elementen juist uitgesloten worden. Door radioactief verval van radio-isotopen in een gesteente kunnen door de tijd heen aan mineralen elementen worden toegevoegd die er van nature niet in thuis horen. Door de concentraties van deze elementen te meten kan, als de halveringstijd en de initiële concentratie van de radio-isotoop bekend zijn, de ouderdom van het gesteente berekend worden.
Als een gesteente gesmolten raakt, zoals door vulkanisme of door smelten in de aardmantel, zullen radioactieve elementen ontsnappen uit de smelt en opnieuw verdeeld worden over gesteente.
De ouderdom van de oudst bekende gesteenten op de Aarde geeft een minimale ouderdom voor de Aarde zelf.
Ontdekking van radioactiviteit thumb|Een stuk hoog verrijkt uranium. Door onder andere de ontdekking van de vervalreeks van uranium (238U) naar lood (206Pb), kon de techniek van radiometrische dateringen ontwikkeld worden. Begin 20e eeuw was William Thomson tot Lord Kelvin benoemd als waardering voor zijn wetenschappelijke werk. Ook met zijn berekening van de ouderdom van de Aarde had men alle reden aan te nemen dat Thomson het bij het juiste eind had, want deze werd door andere berekeningen bevestigd. Geologen en biologen konden alleen aanvoeren dat wellicht nog andere factoren in het spel waren.
De doorbraak kwam in 1896, toen de Franse scheikundige Henri Becquerel het bestaan van radioactiviteit ontdekte. In 1898 ontdekten twee Frans-Poolse wetenschappers, Marie en Pierre Curie, de radioactieve elementen polonium en radium. In 1903 maakten Pierre Curie en zijn collega Albert Laborde bekend dat radium door radioactief verval genoeg warmte produceert om zijn eigen gewicht in ijs te smelten in minder dan een uur.
Deze ontdekkingen zetten de berekeningen van de ouderdom van de Aarde op losse schroeven. In die berekeningen wordt ervan uitgegaan dat de Zon en de Aarde vanaf hun ontstaan alleen hitte verloren hebben door afkoeling, maar radioactiviteit zorgt ook voor de productie van warmte. In hetzelfde jaar, 1903, waren George Darwin en John Joly de eersten die dit onderkenden.
De vraag was nu of de Aarde genoeg radioactief materiaal bevat om zijn snelheid van afkoelen te beïnvloeden. In 1901 hadden twee Duitse onderwijzers, Julius Elster en Hans Geitel, ontdekt dat de lucht en de bodem radioactiviteit bevatten. Anderen vonden radioactiviteit in regenwater, sneeuw en grondwater. De Engelsman Robert Strutt vond sporen van radium in veel gesteenten en concludeerde dat de Aarde meer dan genoeg radioactief materiaal bevat om zichzelf gedurende zeer lange tijd warm te houden.
Strutts werk sloeg in als een bom. Lord Kelvin bleef echter de oudere berekeningen verdedigen tot zijn dood in 1907, hoewel hij in privé-gesprekken schijnt te hebben toegegeven dat zijn berekeningen waarschijnlijk incorrect waren.
Uitvinding van radiometrische datering De ontdekking van de radioactiviteit, die de oude berekeningen overhoop had gehaald, kwam uiteindelijk met een bonus in de vorm van een nieuwe methode om ouderdom te berekenen: de radiometrische datering.
thumb|Ernest Rutherford, pionier in de kernfysica, deed belangrijke ontdekkingen die de ontwikkeling van radiometrische datering mogelijk maakten. Ernest Rutherford en Frederick Soddy hadden ondertussen het onderzoek naar radioactiviteit voortgezet en ontdekt dat radioactiviteit het gevolg was van kernreacties, waarbij mutaties in atoomkernen leiden tot het ontstaan van andere elementen. Een atoom breekt in zo'n reactie uit elkaar in een lichter element, waarbij ioniserende straling (alfa-, bèta-, of gammastraling) vrijkomt. Ook werd ontdekt dat deze reacties met een constante reactiesnelheid plaatsvinden, die door de halveringstijd van het radioactieve element kan worden beschreven. De halveringstijd is de tijd die nodig is om de helft van het materiaal te laten vervallen tot een ander element.