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第二講 四十六億(地球年齡)
更新時間: 2018-10-21

上一講,講了地球的起源問題。那么,從固體地球形成地球現在這個樣子,經過了多少時間?——這就是地球年齡問題。

為了回答地球的年齡問題,天文學家、地質學家、物理學家曾想出許多方法,如“潮汐摩擦”、“宇宙膨脹”、“溶鹽輸送”、“海洋沉積”。但是,所得年齡相差很大,從幾千萬年到幾十億甚至上百億年。為什么會出現這種狀況呢?因為過去大家都沒有找到一個合適的大自然“鐘”去為地球年齡計時。這不是哪一位科學家的過失,是受當時科學水平發展的限制。

直到1896年,發現天然放射性衰變現象和規律,才使這個問題得到解決。

什么叫放射性衰變呢?拿鈾-283來說,它是一種放射性衰變元素,指它不斷放出a、%u3B2等粒子,不斷地從一種元素變成另一種元素,直到穩定成為不再具有放射性的鉛-206為止。這個衰變過程不受外界條件影響,能穩定地“人不知鬼不曉”地進行。但是,不同元素的衰變有快有慢,鈾-鉛衰變過程就比較慢,它衰減為原來一半數量時所用的時間(半衰期)大約是45億年。它與地球年齡極為接近,因此成為測定地球年齡的最理想的元素。在實際工作中,只要能準確測出樣品中所含的鈾和鉛的比例,通過一定公式,則可算出這塊樣品的放射性年齡。

這里產生一個問題:“你所測出的僅僅是一塊樣品的年齡,它怎么能代表地球的年齡呢?”人們經常用成語“一葉知秋”,來說明由局部洞察整體的道理。當然,隨便取一片葉子,是不能知秋的。同樣,任意采一塊含有放射性元素的石頭,它的年齡并不總能反映地球年齡。因此,對樣品要有嚴格要求,并且還要結合地球演化學說和地質變化情況,才能從巖石年齡對地球年齡做出估計。為了估計地球年齡,大致從以下四條途徑入手:

第一,尋找地球上最古老的巖石,其年齡應為地球年齡的下限。如1976年,在我國的河北省遷西縣找到一塊石頭,通過放射性的銣—鍶法測定,得出它的年齡為36億年。1983年,在澳大利亞的芒特納里爾采得一塊石頭,通過鈾—鉛法測定,得出它的年齡為42億年。這就是目前地球年齡的下限。

第二,根據同位素周期系的性質,估計地球元素的年齡,以此作為地球年齡的上限。據著名的地球物理學家翁文波估計,地球元素年齡約為49億~51億年。這就是迄今為止我們所得地球年齡的上限。

第三,由地球鉛的演化推算地球年齡。這是在以上所得地球年齡的上、下限之間,利用地球上的鉛的演化直接推算地球年齡。例如,用1966~1968年我國珠峰考察隊的樣品,采用一種叫做整合的統計分析方法,得出地球年齡為44.9億~45.9億年。

第四,由隕石的同位素比推算地球年齡。這是在以上所得地球年齡上、下限之間,利用隕石鉛的同位素比推算地球年齡。1975年我國科學工作者對吉林隕石雨的同位素年齡測定,其結果與世界上其他地區其他學者所做結果一致,即地球年齡為45.5億±0.7億年。此外,自月球取回土壤和巖石,經測定其最大年齡為46億年。

據上述結果,我們可以在太陽系大家族的戶口本上,翻到地球的那一頁,在的履歷表的年齡欄內,工工整整地寫上“46億高齡”了。


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