没有出生证明 科学家怎么知道地球年龄的？

于你我而言，地球仿佛是一个永恒的存在

可伟大的地球母亲并没有留下出生证明

我们如何知道她几岁了？

悬而未决：数百年的地球年龄之争

在过去的数百年里，科学家们曾尝试过从各种角度来推测地球的年龄。

西方国家甚至通过对《圣经》的解读，认定地球的年龄仅有几千岁。其他的一些观测手段，比如海平面的变化、海水盐度的变化等也被用于地球年龄的推测。

然而，随着科学研究的进步，这些方法被认为是很不可靠的。直到放射性同位素测年方法问世，地球年龄的神秘面纱才被逐渐揭晓。

美丽的地球 图自forums.pelicanparts.com

定年神器：放射性同位素测年

1898年，居里夫人（Marie Curie）发现了放射性现象，该现象表明不稳定的原子能通过以粒子和电磁辐射的形式放出能量，发生自然衰变。

在元素周期表的100多个元素中，有些同位素非常不稳定，并且一直以可预测的方式和速度衰变，这些同位素被称为放射性同位素。如果我们假设岩石形成时，含有一定量的放射性母体同位素，随着时间的推移，这些母体同位素以可预测的速度衰变为其他元素，通过研究现有的元素，就可以推测出衰变所经历的时间，从而确定岩石的年龄。

物理学家欧内斯特·卢瑟福（ErnestRutherford）早在1904年，就尝试将这种衰变过程用于测定岩石的年龄。

之后，阿瑟·霍尔姆斯（Arthur Holmes）在伦敦帝国理工学院发展了用铀-铅法测定岩石年代的技术，并以此对当时地球上最古老的岩石定年，提出地球至少有16亿年的历史的观点。

在随后的几十年里，地球的年龄不断被修改，成为地质学家们热议的话题。

石中长者：地球上最古老的岩石几岁了？

然而，截至目前，人们还未找到最原始地壳的踪迹。

科学家猜测，由于板块构造的强烈活动，地球形成后最早的一批岩石可能早已被破坏殆尽。有研究推测，在全球冰河时期，冰川侵蚀岩石，使岩石崩解。然后板块构造将破碎的岩石抛回地球内部融化，并将其变成新的岩石。

迄今为止，地球上已知的最古老的岩石是位于加拿大西北部的阿卡斯塔（Acasta）片麻岩，大约形成于40–42.0亿年前（Bowring，1999）。

而且，所有的大陆上都能找到35亿年以上的岩石。如格陵兰岛Isua上地壳岩石就拥有37亿–38亿年的历史，而斯威士兰的岩石也有34亿–35亿年，西澳大利亚同样发现了年龄约为34亿–36亿年的岩石。

然而，尽管这些岩石已经足够古老，但它们并非来自“原始地壳”，而是由熔岩流和沉积在浅水中的沉积物组成，这表明地球的历史早在这些岩石沉积之前就开始了。

Acasta（阿卡斯塔）片麻岩

图自Crystal World Exhibition Centre

作为地球上最坚硬的矿物之一，微小的锆石在各种毁灭性的地质事件中依然幸存了下来。于是，这些微小的晶体成为了迄今为止地球上最古老的物质，它们拥有44亿年的历史（Wilde，2001）。

地球上的古老岩石和微小的锆石晶体告诉我们，地球至少已经有44亿年的历史了，因为地球存在的时间一定比它表面存在的东西更加古老。

天外之客：解开地球年龄之谜的钥匙

科学家们坚信，地球上最古老的那些岩石很可能已经被强烈的构造运动破坏殆尽了。根据天体物理学家的假设，包括地球在内的所有太阳系天体都是同时形成的，于是，科学家们将探索地球年龄的希望寄托在了太阳系的其他星体上。

科学家们首先想到了月球，由于月球并未经历过像地球那样强烈的构造运动，月球最古老的岩石依然保留在月球的表面，从阿波罗登月任务中返回的月球表面岩石（Papike，1998）年龄被确定为45亿年。

1971年阿波罗14号带回的月球岩石，可能包含了古代地球的一小块碎片(箭头所指的“长岩碎屑”) 图自NASA

虽然科学家还还没有带回火星表面的岩石样本，但坠落到地球上的火星陨石的年龄也可以追溯到45亿年（Nyquist，2001）。

1956年，加州理工学院的克莱尔?帕特森（ClairePatterson）采用铅同位素测年法测得代亚布罗峡谷（Canyon Diablo）的陨石年龄为4.55（±0.07）亿年，该年龄与今天公认的地球年龄已经相差无几。

这一研究成果《陨石与地球的年龄》 （Age ofmeteorites and the earth）发表在地球化学界的权威期刊《地球化学与宇宙化学学报》（Geochimica EtCosmochimica Acta）上（Patterson,1956），至此，长达数百年的地球年龄之争终于尘埃落定。

克莱尔?帕特森（ClairePatterson） 图自montymckeever.com

代亚布罗峡谷（Canyon Diablo）陨石 图自commons.wikimedia.org