In het laatste kwart van de 19e eeuw was er een langdurig debat over de leeftijd van de aarde. In Charles Lyells Principles of Geology (1830-33) toonde hij aan dat de aarde langzaam was veranderd, en dat wat wij zien het resultaat is van geleidelijke veranderingen. Dit uniformitarianisme betekende duidelijk dat de aarde oud was, hoewel Lyell niet probeerde uit te zoeken hoe oud.
Zijn jongere vriend Charles Darwin geloofde dit ook. Darwin zag dat als de evolutie had plaatsgevonden, dit veel tijd zou hebben gekost. Ook ligt er een enorme hoeveelheid sedimentair gesteente tussen de vroege fossielen in de lagen van het Cambrium en het huidige landoppervlak. Darwin en Lyell waren het erover eens dat het heel lang zou hebben geduurd voordat zoveel gesteente was afgezet.
In de eerste editie van On the origin of species (1859) had Darwin geschat dat de erosie van de Sussex Weald 300 miljoen jaar moest hebben geduurd.p314 Zowel hij als Lyell waren verrast toen de natuurkundige William Thomson (Lord Kelvin) zei dat de aarde niet zo oud kon zijn als zij dachten. Hij maakte de berekening op basis van de tijd die de aarde nodig had om af te koelen tot haar huidige temperatuur, uitgaande van een startpunt van 2.000o C. Het resultaat van Kelvin was gebaseerd op het idee dat de geothermische gradiënt aan de oppervlakte de geleidende afkoeling van de vaste aarde weerspiegelt.
Hij deed deze berekening een aantal keren, met verschillende aannames. In 1862 lag zijn schatting tussen 20 en 400 miljoen jaar; maar in 1866 verlaagde hij de bovenste schatting tot 100 miljoen jaar, en viel Darwin en Lyle aan omdat zij geen rekening hielden met zijn berekening. Wij weten dat Darwin bezorgd was en vreesde dat dit niet lang genoeg zou zijn voor evolutie. Thomas Henry Huxley merkte op dat Kelvins berekeningen goed waren, maar dat zijn aannames fout waren. In 1897 deed Kelvin de berekening nog een keer, en kwam uit op 20 tot 40 miljoen jaar. Dit zou natuurlijk beslist niet lang genoeg zijn om evolutie mogelijk te maken. Oliver Heaviside was het hier ook niet mee eens, en stelde een alternatief geothermisch model voor. Zowel Kelvin als Heaviside bleken het uiteindelijk bij het verkeerde eind te hebben.
Viskeuze mantel
Helemaal aan het eind van de 19e eeuw realiseerde iemand zich dat als de mantel een zeer viskeuze (kleverige) vloeistof was, dat een groot verschil zou maken voor de berekeningen. In 1895 kwam John Perry, een voormalig assistent van Kelvin, met een schatting van de leeftijd van de aarde van 2 tot 3 miljard jaar met behulp van een model van een convectieve mantel en een dunne korst.
In het model van Kelvin wordt de warmte aan het aardoppervlak afgeleid van de afkoeling van een ondiepe buitenkorst, uitgaande van een vaste aarde. Maar als het geleidingsvermogen binnenin de aarde veel hoger zou zijn dan aan het oppervlak, dan zouden de kern en de onderste mantel van de aarde ook afkoelen. Dit zou een enorme energievoorraad opleveren voor het oppervlak. In dat geval zou Kelvins schatting van de leeftijd van de aarde vele malen te laag zijn.
Perry's belangrijkste reden was dat convectie in het vloeibare, of gedeeltelijk vloeibare, binnenste van de aarde warmte veel effectiever zou overbrengen dan geleiding:
"... veel interne vloeibaarheid zou voor ons doel praktisch oneindige geleidbaarheid betekenen".
Kelvin bleef bij zijn schatting van 100 miljoen jaar, en verlaagde die schatting later tot ongeveer 20 miljoen jaar.
Wij weten nu dat het bestaan van een viskeuze vloeistof onder een dunne korst een veel grotere factor is dan de ontdekking van radioactiviteit, die jarenlang de verklaring uit het boekje was. De herontdekking en herbestudering van het werk van Perry is vrij recent.
