地球的年齡是多少?科學家們是如何確定的?
2020年05月28日11:32

  5月28日消息,如果你在科學網站或科普書籍上查找地球的年齡,通常會發現結果是“估計為45.4億年”,還有正負5000萬年的誤差。你可能還會驚訝地發現,公認的估計數據可以追溯到20世紀50年代,並且從那時起就幾乎保持不變,儘管從那時至今其他領域的科學知識已經有了顯著的進步。那麼,這是怎麼回事呢?

  計算地球年齡的工作可以追溯到遙遠的古代。古希臘哲學家亞里士多德認為,時間是沒有起點和終點的,他也相信地球是無限古老的;古印度的宗教學者則認為,宇宙不斷地爆炸、膨脹和坍縮,然後循環往複,他們計算出地球已經存在了19.7億年。根據布倫特·達爾林普爾(G。 Brent Dalrymple)所著的《地球年齡》(The Age of the Earth)一書,在中世紀時期,許多基督教神學家都在仔細研究聖經,尋找地球年齡的線索,他們的估計值在5471年到7519年不等。從18世紀到19世紀,眾多科學家也根據各種線索——從地球的冷卻速度和沉積物的積累到海洋的化學演變——得出了各種各樣的估計值。

  就在20世紀初,科學家發現可以通過測量放射性衰變來計算岩石的年齡,這種方法被稱為放射性年代測定法。1907年,美國化學家和物理學家博爾特伍德提出了“鈾-鉛測定法”,認為鉛是鈾放射衰變的最終產物。在理論上,只要知道一塊岩石中鉛和鈾的比例,就可以計算出岩石的年齡。那麼,問題的關鍵就在於找到和地球同時期形成的岩石。

  到了20世紀50年代初期,加州理工學院有一位名為克萊爾·帕特森(Clair C。 Patterson)的地球化學家,他曾在第二次世界大戰期間參與了開發原子彈的曼哈頓計劃,不過更為人津津樂道的是他對地球年齡的計算。帕特森測量了代亞布羅峽穀(Canyon Diablo)的隕石,以及其他幾塊隕石碎片的鉛同位素組成。這些太空岩石被認為來自太陽系的小行星,而這些小行星與地球在同一時間形成。1953年,帕特森提出了41億至46億年的地球年齡估計值,之後又在1956年得出了更精確的估計值:45.5±0.7億年。自此以後,對隕石和月球岩石的研究結果只對該數值進行了微小的修正。

  儘管帕特森的突破使他在科學界名聲大噪,但他自己並不認為這有什麼大不了的。1995年,在他去世前不久接受的一次口述歷史採訪中,他回憶道,當時“沒什麼人關心”這個問題。“即使在今天,人們也不關心地球的年齡。事實上,對此的關注度比40年前我測量的時候還少。”值得一提的是,帕特森在研究地球表面鉛分佈的時候發現,進入20世紀之後,自然界的鉛濃度增加速度陡然提升,遠遠高於過去數十億年的積累速度,而工業汙染尤其是化石燃料的燃燒是這些鉛的主要來源。意識到這個問題之後,帕特森將後半生的主要精力都投入到環保事業中。(任天)

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