地球的年齡已經有46億年，我們是如何知道的？

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世界歷史 今天

確實很多人都知道地球的年齡大概是46億年左右，但是具體是如何得到的卻

沒有那麼多人知道。

地球的年齡

其實關於地球的年齡是人們一直好奇的問題，例如我們中國神話故事中的盤

古開天闢地換算下來就是差不多41000年，再比如西方上帝創世學說認為地

球誕生於公元前4004年。。。。

再後來隨著科學思想的不斷進步，人們嘗試著去用實驗或者更有說服力的理

論去探索地球的年齡。例如我們所熟悉的開爾文利用地溫梯度和導熱方程來

估測地球的年齡。

最後他得到的數值為9千8百萬年，這個數值顯然不對，說實話他自己都對這

個數值沒有多少信心。其實開爾文的方法存在著明顯漏洞，開爾文假設地球

裡沒有其他熱量來源。但後來我們知道放射性同位素衰變提供了大量能量。

其次開爾文假設地球是均一的堅硬固體。實際上，地球內部的物質對流促進

了熱量的傳導，也將一部分勢能/相變潛能轉化為熱。

直到20世紀60年代才真正意義上得到了比較可靠的地球年齡。

想想如果有哪種物質可以從地球誕生開始就不斷做著一系列改變，那麼找

到這種物質不就可以知道地球年齡了嗎？

確實我們知道鈾235和鈾238都會按照各自不同的概率發生一系列衰變，分

別成為鉛207和鉛206。所以，理論上說，只需要知道一個樣品裡有現在多

少鉛和鈾，以及形成的時候有多少鉛，就可以得到它的年齡。

那麼我們要測量地球的年齡，就必須找到跟地球同時形成的物質。並且還要

能夠知道鉛的初始值，開始帕特森研究的是鋯石，鋯石是一種很堅硬的礦物，

它的晶體結構對鉛非常不友好，卻不排斥鈾。在岩漿冷卻結晶形成鋯石的時

候，把絕大多數的鉛原子都擠出去了，因此可以基本當作初始的鉛含量為零。

但是帕特森測量地球年齡並沒有這麼簡單，因為他發現不管他多麼小心，重

複多少次，測量到的鉛含量總是出乎意料的多。所以後面他建立了一個史上

最乾淨的實驗室。

能夠實現純淨無污染的鉛提取還不夠，因為要測地球年齡就以為著你要找到

和地球年齡一樣的鋯石。這實在太難找了，所以必須找到另一種物質，那就

是鐵隕石！

鐵隕石鉛含量高而鈾含量低。這就意味著，鈾衰變產生的鉛在這裡微不足道。

因此，現在測量到的鉛的同位素相對含量乎是地球形成之時的相對含量，也

就是大家夢寐以求的鉛，近初始值。

因此找了一塊鐵隕石樣品，帶回自己的實驗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作現今值，計算得到了一個41-46億年

的不錯的估計。這還不夠精確他又找了一塊石質隕石的樣品。和鐵隕石不同

的是，石質隕石擁有較多鈾，所以會有很多的鉛來自於鈾的衰變。如果測量

到這兩個鉛含量組成迥異的樣品，就可以計算出地球的準確年齡。

最後我們所熟知的地球年齡45.5±0.7億年誕生了。

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