在日常生活中,我們想要知道一個人的年齡只要知道他的出生年月日就可以;想要知道一個文明延續(xù)了多久,只需要從文獻中找到記載即可。
然而,想要知道地球的年齡,對于人類而言是一件非常困難的事情。這是因為在地球剛剛誕生之初,地球上沒有任何生命,自然也沒有留下任何痕跡和記載,以至于在過去很長一段時間,關于地球年齡的說法眾說紛紜。
而現(xiàn)如今,科學家們通過一系列的計算發(fā)現(xiàn),地球誕生于45.5億年前,宇宙誕生于138億年前,那么問題來了:為什么沒有一個人從地球誕生一直活到現(xiàn)在,科學家就敢斷定地球已經(jīng)有45.5億年的歷史。
測算地球年齡
其實,測算地球年齡這件事很早之前就有人做過,不過他們依照的并不是科學研究,而是《圣經(jīng)》,這其中的翹楚是愛爾蘭大主教厄謝爾,1658年,厄謝爾通過《圣經(jīng)》里的紀年研究發(fā)現(xiàn),地球誕生于公元前4004年10月22日。
在當時,宗教承擔著解釋世界萬物運作的工作,所以這一說法很快地在信徒中傳播開。但這種說法很快被當時的科學家們質疑(在當時科學家們并不稱呼自己為:科學家,而是自然哲學家)。
后來,羅伯特·胡克通過化石研究發(fā)現(xiàn),化石并不是與某些生物長相很像的石頭,而是本來就是生物的遺骸,在地質變化中被埋藏在地球內部,直到被重新發(fā)掘出來,而這一過程絕不是簡簡單單幾千年的時間就可以完成的。
博物學家布封認為,地球很可能是彗星從太陽中扯出一小塊融化的物質,然后形成了地球。但有一個問題是,太陽中的物質溫度異常地高,當這些物質降落到地球表面時,需要非常長的冷卻時間。
布封通過計算像地球這么大的熔融物質,想要冷卻到現(xiàn)有溫度需要多久,根據(jù)計算結果顯示,地球至少有75000年的歷史。盡管這一數(shù)字和現(xiàn)如今科學家們計算的數(shù)據(jù)不符,但已經(jīng)是從科學角度思考問題,并通過實驗來論證答案的先驅。多說一句,有人說牛頓也曾經(jīng)這樣計算過地球年齡,不過由于這種測量方法存在較大的誤差,因此沒有被采納。
除了布封之外,萊伊爾、赫頓、開爾文勛爵等都想要測量地球的年齡,但受限于時代他們都沒能真正測算出地球真實的年齡,直到放射性測定年代法的出現(xiàn)。
放射性測定年代法
早在1896年時,亨利.貝克勒爾就發(fā)現(xiàn)了放射性狀。以鈾為例,鈾的原子核較大,其攜帶的質子較多,質子都是帶正電的,由于同種電荷相排斥,會使得鈾原子核變得不穩(wěn)定,直到鈾原子核發(fā)生解體,釋放出高能電子或電磁波,解體之后的鈾原子核內質子數(shù)會減少,原子序數(shù)變小,因此,會衰變成鉛。
盧瑟福就發(fā)現(xiàn),雖然我們不知道鈾何時會裂變成鉛,但是放射性物質有自己的衰變周期,我們只需要知道一個物質的放射性周期,再根據(jù)該元素的混合物以及它的衰變物,比如:鈾會衰變成鉛,科學家們需要知道這些物質的比例,再根據(jù)該元素的衰變周期就可以計算出它的年齡。(實際工作非常復雜,涉及的專業(yè)非常多)。
不同的放射性物質的半衰期是不同的,但科學家們可以從實驗室中計算出它的半衰期。盧瑟福敏銳的感覺到放射性測年法可以被當做地質鐘,于是他在1904年測量了一份鈾樣本,結果得出結:地球有5億年的歷史。
現(xiàn)如今我們知道,這種說法也是不正確的。直到美國曼哈頓計劃的提出,人類才真正地測算出了地球的年齡。
我們知道,曼哈頓計劃就是制造原子彈,原子彈的原理也是核裂變,為了制作原子彈,科學家們必須精確分辨出鈾的同位素,這樣才能生產(chǎn)出純鈾235樣本。
當科學家們能夠準確分辨鈾的同位素時,就能夠通過放射性測年法來測量地球的年齡。最終在1953年時,克萊爾.彼得森通過一塊鐵隕石測出地球年齡45.5億年。
之所以要使用隕石測量地球年齡,是因為地球經(jīng)常發(fā)生板塊運動,火山運動以及生物運動,使得地球上的巖石不斷被重塑。隕石是太陽系剛剛形成之初的物質,它沒有被破壞,因此它的年齡最為古老,由此可以計算出地球剛形成時的年齡。