地質(zhì)學(xué)家一般依據(jù)底層結(jié)構(gòu),和同位素定年法,,計(jì)算過程精準(zhǔn),不過這種誤差很大。主要是計(jì)算前有很多假設(shè)是經(jīng)驗(yàn)的。
可能是盤古開天地他說的算吧。
地球年齡并不是人類一天一天記錄出來的,而是當(dāng)代人計(jì)算出來的。
目前計(jì)算出來地球年齡是46億年左右,而這個(gè)數(shù)字是加州理工學(xué)院的克萊爾·帕特森于1956 年 在美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》雜志發(fā)布,這是人類探索地球形成過程中的一個(gè)重大突破。根據(jù)帕特森計(jì)算結(jié)果,地球的確切年齡是 45.5 億年,誤差約 0.7 億年。
鈾、鉛同位素地球化學(xué)測(cè)年
鈾235和鈾238都會(huì)按照各自不同的概率發(fā)生一系列衰變,分別成為鉛207和鉛206。所以,理論上說,只需要知道一個(gè)樣品里有現(xiàn)在多少鉛和鈾,以及形成的時(shí)候有多少鉛,就可以得到它的年齡。
要測(cè)量地球的年齡最好的辦法,就找到跟地球同時(shí)形成的物質(zhì)。在地球表面,確實(shí)有一種巖石滿足這個(gè)要求,那就是隕石。絕大多數(shù)隕石的來源是散布在太陽(yáng)系當(dāng)中的小行星。在我們的太陽(yáng)系里,太陽(yáng)、八大行星和小行星是幾乎在同一時(shí)間形成的。
![]()
鐵隕石測(cè)年
鐵隕石是一種獨(dú)特的隕石,也被叫做隕鐵。也就是說隕鐵的主要組成就是鐵金屬。我們地球的地核,便是主要由鐵和鎳的合金組成的。這樣的隕鐵有一個(gè)很好的性質(zhì),它們鉛含量高而鈾含量低。這就意味著,鈾衰變產(chǎn)生的鉛在這里微不足道。因此,現(xiàn)在測(cè)量到的鉛的同位素相對(duì)含量,近乎是地球形成之時(shí)的相對(duì)含量,也就是大家夢(mèng)寐以求的鉛初始值。
五萬(wàn)年前,一顆三十噸重的鐵隕石墜落在亞利桑那的惡魔峽谷。1953年,帕特森得到了這個(gè)隕石的樣品,在自己搭建的超凈室中小心翼翼地提取出當(dāng)中的鉛,帶到芝加哥附近的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里,準(zhǔn)確地測(cè)量出了隕石中的鉛。帕特森把隕鐵的鉛同位素比值作為初始值,再把地球的平均鉛同位素比值當(dāng)作現(xiàn)今值,計(jì)算得到了一個(gè)41-46億年的不錯(cuò)的估計(jì)。
![]()
石隕石測(cè)年
但他并沒有停止努力,后來又找來一個(gè)石質(zhì)隕石的樣品。和鐵隕石不同的是,石質(zhì)隕石擁有較多鈾。也就是說,它會(huì)有很多的鉛來自于鈾的衰變。如果測(cè)量到這兩個(gè)鉛含量組成迥異的樣品,就可以計(jì)算出地球的準(zhǔn)確年齡。
這就是鉛-鉛定年的一個(gè)巨大優(yōu)越性:兩個(gè)不同的衰變體系給了對(duì)方制約。鈾238和鈾235的比例是一個(gè)均一的值,所以只需要測(cè)量樣品里的鉛207和鉛206。把所有樣品畫在一個(gè)鉛207 和鉛206的圖上,同時(shí)形成的樣品會(huì)落在一條直線上,也就是所謂的“等時(shí)線”。這些樣品的年齡,便可以從斜率計(jì)算得到。
![]()
圖注:帕特森1956年文章中所做的等時(shí)線圖。鉛204是鉛的一種穩(wěn)定同位素(不衰變),在同位素測(cè)量中被用作分母。就是用這條線,帕特森得到了地球的精確年齡:45.5±0.7億年。
據(jù)BBC的報(bào)道今年發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石是在加拿大西北部的艾加斯塔片麻巖,這塊石頭擁有40.3億年的歷史。在所有大洲都可以找到35億年以上的巖石。格陵蘭擁有伊蘇瓦表殼巖石(37億至38億歲),而斯威士蘭的巖石則為34億至35億年。澳大利亞的研究小組發(fā)現(xiàn)了地球上最古老的礦物谷物。這些微小的硅酸鋯晶體具有長(zhǎng)達(dá)43億年的年齡,是迄今為止地球上發(fā)現(xiàn)的最古老的材料。這些礦物,稱為鋯石。加州大學(xué)伯克利分校描述放射性同位素是研究地球和生命歷史時(shí)間的關(guān)鍵工具。
格拉斯哥大學(xué)化學(xué)教授保羅·布雷特曼寫道:直到1926,當(dāng)國(guó)家科學(xué)院通過輻射時(shí)間刻度,我們認(rèn)為關(guān)于地球年齡的爭(zhēng)議終于解決。這項(xiàng)決議的關(guān)鍵是改進(jìn)的約會(huì)方法,其中納入了質(zhì)譜、取樣和激光加熱的新技術(shù)。由此產(chǎn)生的知識(shí)導(dǎo)致了目前的理論,地球的實(shí)際年齡是45.5億歲。但最古老的鋯石只有43億歲,雖然現(xiàn)階段的證據(jù)可以反駁像哈姆這樣的創(chuàng)世論人,但是很大程度上地球的年齡還是被縮小了。然而,科學(xué)家們研究的不僅僅是地球上的巖石。正如華盛頓郵報(bào)科學(xué)記者薩拉·卡普蘭指出的那樣,即使是最古老的鋯石也不如地球本身古老。
長(zhǎng)久以來,人們相信地球有一個(gè)起源時(shí)間。但直到19世紀(jì),隨著地質(zhì)學(xué)的發(fā)展,人類才對(duì)地球的年齡有了科學(xué)的估計(jì)。
開爾文的估算
在1862年,著名物理學(xué)家開爾文估算出了地球的年齡。開爾文假設(shè)地球是從一種完全熔融的狀態(tài)開始的,通過估算地表溫度的冷卻時(shí)間,就能知道地球形成于何時(shí)。根據(jù)開爾文的計(jì)算,地球應(yīng)該形成于2000萬(wàn)至4億年前。
不過,開爾文大幅低估了地球的年齡。因?yàn)樗麤]有考慮到地球內(nèi)部的另一大熱量來源——放射性熱量。根據(jù)目前的估計(jì),在地球內(nèi)部的熱量來源中,放射性熱量和原始熱量各站一半。另外,地球內(nèi)部還存在熱對(duì)流的現(xiàn)象,這也能夠讓地球溫度的下降速度遠(yuǎn)低于開爾文的預(yù)估。
直到19世紀(jì)末20世紀(jì)初,居里夫婦發(fā)現(xiàn)了釙和鐳兩種放射性元素之后,地質(zhì)學(xué)家意識(shí)到此前人們都低估了地球的年齡。如果考慮到放射性熱量和熱對(duì)流,地球年齡的估計(jì)在四十多億年,這已經(jīng)接近于現(xiàn)代測(cè)量結(jié)果。
放射性定年法
科學(xué)家進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),放射性元素的半衰期非常穩(wěn)定,不受外界的溫度和壓力的影響,因?yàn)檫@是由原子核自身結(jié)構(gòu)所決定的。于是,利用放射性元素可以精確的測(cè)量地質(zhì)年齡,這種方法被稱為放射性定年法。![]()
不過,鋯石并非地球上最古老的物體。因?yàn)榈厍蛐纬蓵r(shí)是熔融狀態(tài),鋯石是在地球冷卻一段時(shí)間之后才形成的,所以地球的實(shí)際年齡肯定會(huì)超過44億年。
隱藏著早期太陽(yáng)系信息的隕石
由于地球持續(xù)經(jīng)歷地質(zhì)變遷,所以很難基于地球上的物質(zhì)來精確測(cè)定它的年齡。但整個(gè)太陽(yáng)系(包括行星、小行星)都是從同一團(tuán)星云中形成的,小行星在形成之后迅速冷卻,它們保留了早期太陽(yáng)系的信息。如果這些小行星墜落到地球上,我們就能通過它們知道地球的形成時(shí)間。
由于隕石中主要包含鉛元素,通過鉛鉛測(cè)年法,可以準(zhǔn)備計(jì)算出地球的年齡。在上個(gè)世紀(jì)50年代,地質(zhì)學(xué)家測(cè)量了5萬(wàn)年前墜落地球的一顆隕石的鉛同位素比值,由此首次得出的地球年齡為45.5億年,這與目前基于多種方法測(cè)出的地球年齡相一致。現(xiàn)如今,科學(xué)家對(duì)地球年齡的最精確估計(jì)為45.4億年,不確定度不超過1%。
科學(xué)家采用的方法一共有三個(gè)步驟:
1.找到一塊與地球同時(shí)期產(chǎn)生的隕石。這塊隕石和地球都是同一個(gè)星云團(tuán)的物質(zhì),也就是說隕石和地球是同源的。
2.運(yùn)用放謝性同位素衰變的規(guī)律,根據(jù)隕石衰變的現(xiàn)狀和程度,可以推出隕石的年齡。隕石的年就是地球的年齡。
3.目前科學(xué)家測(cè)定出地球的年齡在45億年左右。
難不成還必須親眼看著才能測(cè)?
首先推算出地球的年齡和以前有沒有人類存在沒有關(guān)系,計(jì)算的方法是根據(jù),地球某些穩(wěn)定的化學(xué)元素和宇宙的誕生和衍化,過程很繁瑣很復(fù)雜
有很多種方法,我記得有個(gè)紀(jì)錄片大概講過,我記不清了。有種叫碳14的東西,有一個(gè)半衰期,每過相同時(shí)間就衰減一半。
找到這種東西,檢測(cè)含量就可以倒退時(shí)間。
由于時(shí)間久遠(yuǎn),記不太清楚了,如果有錯(cuò)誤,請(qǐng)斧正。
“地球的年齡是多少?”在400年前的歐洲,愛爾蘭人詹姆斯·烏雪是這個(gè)問題的公認(rèn)權(quán)威。有趣的是,他并非是一位科學(xué)家,而是一名大主教。因?yàn)樵诳茖W(xué)革命之前,“地球的年齡”問題是與創(chuàng)世神話聯(lián)系在一起的,因此,“地球的年齡是多少?”最開始是一個(gè)神學(xué)問題而非科學(xué)問題。
詹姆斯·烏雪擔(dān)任過全愛爾蘭天主教會(huì)的大主教,但對(duì)科學(xué)充滿興趣。他采用圣經(jīng)年譜學(xué)的方法,把圣經(jīng)上記載的重大歷史事件按照時(shí)間順序依次排列出來,同時(shí)他還查閱了很多非基督教古代歷史文獻(xiàn),將與圣經(jīng)上記載相同的事件一一標(biāo)記年份。經(jīng)過反復(fù)的比對(duì)和整理,烏雪在他1645年出版的著作《烏雪年表》中,根據(jù)當(dāng)時(shí)流行的儒略歷推算,認(rèn)為整個(gè)世界被上帝創(chuàng)造于公元前4004年10月22日下午6時(shí)。
在啟蒙運(yùn)動(dòng)之后,基督教的權(quán)威已經(jīng)搖搖欲墜了,后來的學(xué)者們紛紛采用更加科學(xué)的方法來推算地球的年齡。法國(guó)博物學(xué)家布豐收集到了很多史前古生物化石,根據(jù)這些化石的年份,布豐推測(cè)地球的年齡超過7萬(wàn)5000年。英國(guó)地質(zhì)學(xué)家赫頓則提出了“均變論”,認(rèn)為地球演化是一個(gè)復(fù)雜漫長(zhǎng)的過程,而我們只能解釋和分析每個(gè)地質(zhì)時(shí)期的具體變化,但是無法推測(cè)起點(diǎn)和終點(diǎn)。這種地質(zhì)漸變論的觀點(diǎn)后來被賴爾發(fā)揚(yáng)光大,成為了當(dāng)時(shí)的主流觀點(diǎn)。同為博物學(xué)家的達(dá)爾文推測(cè)一些地質(zhì)變化的過程至少要經(jīng)過三億年,而地球的真實(shí)年齡說不定遠(yuǎn)大于此。
當(dāng)博物學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家們束手無策的時(shí)候,解答這個(gè)問題的重?fù)?dān)落到了物理學(xué)家身上。19世紀(jì)50年代,由德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯與英國(guó)物理學(xué)家開爾文勛爵分別提出的熱力學(xué)第二定律已經(jīng)成為了學(xué)界的共識(shí)。根據(jù)熱力學(xué)第二定律,地球、太陽(yáng)乃至整個(gè)宇宙都處在一種熱量耗散的過程中。按照這個(gè)理論,地球在誕生之初是一個(gè)高熱量的巖漿球,其溫度隨著時(shí)間不斷降低,直到將熱量完全耗散掉變得徹底冰冷死寂。這樣一來,只要我們知道了地球的初始溫度(也就是巖漿的溫度)、巖層的導(dǎo)熱系數(shù)以及地溫梯度,我們就能根據(jù)公式計(jì)算出地球的年齡。
開爾文在1862年發(fā)表了一篇名為《論地球的緩慢冷卻》的文章,他將巖漿的溫度設(shè)定為3870℃(實(shí)際上應(yīng)該是700℃—1200℃),然后估算了導(dǎo)熱系數(shù)與地溫梯度的平均值。開爾文最終計(jì)算結(jié)果是9800萬(wàn)年,考慮到估算帶來的誤差,他提出地球的年齡大致在2000萬(wàn)年到4億年之間。通過不斷精確參數(shù),開爾文在之后的幾十年中不斷地修訂自己的計(jì)算結(jié)果,在1897年,他最終確定地球的年齡應(yīng)該是2400萬(wàn)年。
按照當(dāng)時(shí)已知的物理學(xué)理論,開爾文的計(jì)算方法是不可動(dòng)搖的。不但地質(zhì)學(xué)家們無法反駁開爾文的觀點(diǎn),就連像達(dá)爾文這樣偉大的博物學(xué)家也一度懷疑自己提出的物種演化理論。但是,開爾文的計(jì)算方法是建立在兩個(gè)基本假設(shè)之上的。第一,地球內(nèi)部沒有其他熱量來源。第二,地球內(nèi)部是一個(gè)均質(zhì)的固體。只要這兩個(gè)假設(shè)是成立的,那么開爾文的計(jì)算方法就是無懈可擊的。
科學(xué)史上很多偉大的發(fā)現(xiàn)都來自于意外。1896年,法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾意外地發(fā)現(xiàn)鈾鹽能夠讓包在厚黑紙中的底片感光,證明鈾能發(fā)射出一種有穿透性的射線,這是人類第一次觀測(cè)到了放射性現(xiàn)象。在兩年之后,著名的皮埃爾·居里和瑪麗·居里夫婦從瀝青鈾礦提煉出了兩種新的放射性的元素釙和鐳,而在1903年,居里夫婦進(jìn)一步檢測(cè)到了鐳元素在放射過程中會(huì)不斷產(chǎn)生熱量。與此同時(shí),進(jìn)入20世紀(jì)之后,科學(xué)家們通過研究地震波折射現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)部并非均質(zhì)的固體,而是分成地殼、地幔和地心。至此,開爾文計(jì)算地球年齡的兩個(gè)假設(shè)全部被證偽了。
歷史性的轉(zhuǎn)折發(fā)生在1904年。年逾八旬的開爾文勛爵參加了一場(chǎng)由英國(guó)皇家學(xué)會(huì)舉辦的物理學(xué)會(huì)議,早已成為物理學(xué)界權(quán)威的他受到了一位年輕物理學(xué)者的挑戰(zhàn),而這位挑戰(zhàn)者正是開爾文晚年最得意的學(xué)生——當(dāng)時(shí)年僅33歲的盧瑟福。盧瑟福在會(huì)議上作了關(guān)于放射性增溫對(duì)估算地球年齡影響的報(bào)告,認(rèn)為地球內(nèi)部的放射性元素所產(chǎn)生的熱量能夠平衡地球自身的冷卻。這一對(duì)師生代表了世紀(jì)之初發(fā)生的兩種范式之間的交接,盧瑟福的研究從學(xué)理上推翻了開爾文的計(jì)算方法,為后來者們開辟了一種新的方法,即通過測(cè)定放射性元素的衰變過程來確定地球的年齡。在1907年,美國(guó)化學(xué)家博爾特伍德認(rèn)為鉛是鈾放射衰變的最終產(chǎn)物,提出了“鈾—鉛測(cè)定方法”。在同位素被發(fā)現(xiàn)之后,這種方法被科學(xué)家們進(jìn)一步優(yōu)化,因?yàn)殁?35和鈾238會(huì)分別衰變?yōu)殂U207和鉛206,所以在理論上,只要我們知道一塊巖石中鉛和鈾的比例,我們就可以計(jì)算出巖石的年齡。
于是,解決問題的關(guān)鍵變成了尋找到和地球同時(shí)形成的巖石。地表上的巖石都經(jīng)歷過復(fù)雜的地質(zhì)運(yùn)動(dòng),而隕石來自于太陽(yáng)中的小行星,這些小行星是和地球在同一時(shí)間形成的。在各種各樣的隕石之中,隕鐵的含鈾量極低,這就意味著,鈾衰變產(chǎn)生的鉛微乎其微。因而,隕鐵中的鉛鈾比例就與地球形成之初的比例近乎相等。美國(guó)地球化學(xué)家克萊爾·帕特森最終通過將隕鐵中的鉛鈾比例設(shè)定為初始值,將地球巖石中平均的鉛鈾比例設(shè)定為最終值,計(jì)算得出地球的年齡在41億—46億年之間。精益求精的帕特森對(duì)自己的測(cè)量結(jié)果仍舊不滿意,他又找來另一種和隕鐵性質(zhì)近乎相反的石質(zhì)隕石,即初始含鉛量極低,其中的鉛都是由鈾衰變而來。綜合兩個(gè)測(cè)定結(jié)果,帕特森在1956年最終得出地球的年齡為45.5±0.7億年。
科學(xué)研究終于告一段落,但故事并沒有結(jié)束。在帕特森研究地球表面鉛分布的時(shí)候,他驚人地發(fā)現(xiàn),進(jìn)入20世紀(jì)之后的自然界中的鉛濃度增加速度陡然提升,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于過去幾十億年的積累速度。人類工業(yè)污染,特別是化石燃料的燃燒是這些鉛的主要來源。意識(shí)到這點(diǎn)之后,帕特森將后半生的主要精力都投入到了環(huán)境保護(hù)事業(yè)中。對(duì)于整個(gè)宇宙來說,地球只是漂浮在宇宙中的一顆渺小行星,但是對(duì)于人類來說,地球是我們賴以為生的家園。每年的4月22日是世界地球日,這是一個(gè)為環(huán)境保護(hù)而設(shè)立的節(jié)日??茖W(xué)理論能夠計(jì)算地球這顆行星的年齡,但是作為我們家園的地球需要人類用愛和良知來守護(hù)。
根據(jù)地球某些物質(zhì)自然產(chǎn)生需要的時(shí)間如鉆石之類的東西
人的聰明,智會(huì),現(xiàn)在有最先進(jìn)的儀器。
人類有思想,而且人類思想有一個(gè)特征:會(huì)騙人,騙的厲害的時(shí)候連自己都騙,于是宇宙的前世今生、邊界范圍就都知道了,可事實(shí)上呢:地球到底分幾層?空芯還是實(shí)芯?時(shí)間是物質(zhì)嗎?如果不是為什么人會(huì)變老?這些還都沒有答案,但是可以繼續(xù)騙[捂臉][捂臉]
根據(jù)地質(zhì)、化石等情況推斷的吧
檢測(cè)碳12,上過初中都學(xué)過的吧
