数年轮可以算出树的年龄,捡石头可以算出地球的年龄,难道石头也 有“年轮”吗?为什么我们从小玩石头却没发现呢?



数年轮可以算出树的年龄,捡石头可以算出地球的年龄,难道石头也 有“年轮”吗?为什么我们从小玩石头却没发现呢?

在人们发现石头中蕴藏的地球起源奥秘之前,经历过几千年的猜想,19世纪之前,古人们通常都是以神话传说作为地球诞生时间的依据的:
17世纪西方从《圣经》中推算出上帝在公元前4004年创造世界的,更荒谬的是这个猜想竟在1707年被英国收录在《圣经》上,被当作权威数据得到了一众西方人所认可;中国的神话传说中则认为自盘古开天地以来,地球已有四万年历史。
19世纪后,科学开始飞速发展,人们不再盲目迷信那些所谓的神话了,最早的科学猜想是由牛顿提出的:假设地球最初像一个火球,呈现炎热的熔融状态,然而随着时间推移地表温度逐步冷却到现在适宜生物生存的温度,地核温度仍然不变,冷却时间就是地球的年龄
基于牛顿的猜想上,开尔文通过地球内部温度3870度(当然不可能是亲身测量的,据本人说仅靠猜想得出),岩石的平均导热率以及从众多地表温度中随机选出一个,这三个数据计算出地球年龄为9800万年。

可笑的是这么不严谨的数据竟被全世界人信奉了几十年,不久之后越来越多的科学家开始对这个数据提出了质疑:
首先达尔文认为生物进化历程不止9800万年,至少得需要几十亿年才能使生物进化到现在这种丰富的程度。不得不说达尔文还是有两把刷子在身上的,这个猜想还是比较接近如今的数据;
地质学家则认为沉积岩是由水中的物质沉积而成,假设地球形成初期就存在水的话,通过对沉积岩的厚度和沉积速度进行计算,可以得到地球年龄应该在几亿年左右的数据。
20世纪早期科学家发现了更科学测算行星年龄的方法—通过陨石的组成元素的年龄推算,只要能确定地球形成初期铅的同位素组成,带入已有的方程式中进行运算,就可以得到地球的年龄了。那么这个方法的依据是什么呢?

地球上有各种铅同位素,一些是在地球形成时就存在的初始元素,另外一些随着时间变化通过铀和钍的放射性衰变形成,因此铅的同位素组成是一个不断变化过程,就像树的“年轮”一样,只要将现在地壳中的铅同位素和初始元素相比较,就可以算出地球年龄了。
要想得到深度地壳中的物质组成,并不需要真的向下挖个几十公里,可以通过火山岩中的深部地壳包体,或者因构造运动露出地表的岩石进行分析即可。
但是初始元素要上哪去弄呢,由于板块运动,地球上的岩石一直出于变化之中,想要找到最古老的岩石只能穿越到地球刚形成的时间去了。于是当时科学家苦于无法确定初始元素组成,一直无法运算出地球年龄。

1946年芝加哥大学教授布朗通过敏锐的直觉提出了一个伟大的猜想:可以通过测算铁陨石中铅的同位素组成推算出地球的年龄。
因为当时天文学家已经提出整个太阳系是由同一片星云形成的,也就是说地球的年龄和太阳系的年龄基本一致,在此基础上布朗认为铁陨石中和太阳系同时形成,铁陨石中的铅就是初始元素,并且不会受到铀的影响而衰变,也就是迄今为止人类能找到“最古老的岩石”。
发现了这个盲点的布朗十分激动,并马上让自己的学生帕特森负责测定地球年龄这个课题,1953年帕特森在铁陨石中成功提取出纯净的原始铅,并进行分析后推算得出了地球年龄,将精确到了45.55±0.7亿年。

如今已经过去了70年,“45.5亿年”至今都作为一个权威数据出现在各大网站书刊上,没有再被更改过,这个研究结果可以说是20世纪最伟大的发现之一了。不知道在未来,科学家们能否将这个数字精确到个位数呢,就让我们拭目以待吧!
参考资料:
沈玉龙 《克莱尔·卡梅伦·帕特森:发现地球年龄的人》 知网 2019
王科超 《测算地球年龄哪家强》 知网
作者:荒诞猫        校稿:川川
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