地球的真實年齡,真的是45.5億年嗎?看完你就懂了

魅力科學君 2024-07-04 17:59:39

地球的年齡有多大?這個問題有一個衆所周知的答案,那就是:45.5億年。可能大家在對地球如此悠久的曆史表示感歎的同時,也會有一點小小的疑惑,地球的真實年齡,真的是45.5億年嗎?下面我們就來聊一個話題,相信看完你就懂了。

在過去的很長一段時間裏,人類對地球的年齡都只能做一些猜測,有猜幾千年的,也有猜幾萬年、幾十萬年的,在進入19世紀之後,人們才逐漸意識到,地球以及地球上的生物能夠演化成目前所呈現出的複雜度,其實需要經曆極其漫長的時間,這也就意味著,地球比之前想象中的要古老得多。

然而由于缺乏科學的測量方法,關于地球年齡的測定卻遲遲沒有進展,直到進入20世紀之後,科學家才找到了一種有效的方法——“放射性測定年代法”。

顧名思義,這種方法就是利用放射性元素的衰變特性來確定樣本年齡一種方法,其原理可以簡單地描述爲,放射性元素是具有不穩定原子核的元素,它們會隨著時間的推移自發地衰變,最終衰變形成穩定的元素,由于放射性元素的衰變都有特定的半衰期,因此通過測量樣本中放射性元素及其衰變産物的比例,就可以計算出其年齡。

顯而易見的是,想要通過這種方法測量出地球的真實年齡,首先就需要選擇一個半衰期特別長的天然放射性元素,實際上,92號元素——鈾,就是一個不錯的選擇。

現代地球上的鈾主要有兩種同位素,它們分別是鈾-238(自然豐度約爲99.2742%)、鈾-235(自然豐度約爲0.7204%),前者的半衰期大約爲44.68億年,後者的半衰期大約7.04億年,它們會按照固定的概率發生一系列的衰變,直到衰變成穩定的鉛元素,其中鈾-238會衰變成鉛-206,鈾-235則會衰變成鉛-207。

所以從理論上來講,如果我們知道一個樣本在形成之初有多少鈾和鉛,再將其與這個樣本中現在的鈾和鉛的比例進行對比,就可以計算出其年齡。但問題是,經過幾十億年的地質活動之後,地球早已不是最初時的樣子了,我們應該怎麽去尋找與地球同時期形成的樣本呢?其實有辦法。

根據科學界的主流理論,太陽系是一片巨大的原始星雲在發生引力坍縮後形成的,在此過程中,太陽首先在星雲的中心區域形成,剩余的物質則在太陽周圍形成了一個盤狀結構,而太陽系中衆多天體都是在這個結構中逐漸聚集並形成的,其中包括了八大行星及其衛星,也包括了數量極爲龐大的小行星。

也就是說,太陽系中絕大部分小行星都是與地球在同一時期形成的,由于這些小行星與地球形成于同一片星雲,並且它們在形成之後就迅速冷卻,以至于在幾十億後,它們還是最初的樣子,因此這些小行星上的物質,就可以作爲與地球同時期形成的樣本。

我們應該如何去獲取這些小行星上的物質呢?答案很簡單,那就是在地球上尋找這些古老的小行星墜落到地球表面上所形成的殘骸——隕石。那麽,在找到了樣本之後,又應該怎麽去確定這些樣本中鈾和鉛的初始比例呢?我們接著看。

正如前文所言,鈾-238和鈾-235會按照固定的概率分別衰變成鉛-206和鉛-207,由于鈾-238和鈾-235的比例是一個均一的值,因此它們衰變後生的鉛-206和鉛-207,也會有一個特定的比例。

所以如果我們能夠知道這些樣本中鉛-206和鉛-207的初始比例,再將其與它們現在的鉛-206和鉛-207的比例進行對比,就可以在不需要知道鈾初始含量的情況下,直接計算出樣本的年齡。那這個“初始比例”又應該如何獲知呢?答案就是:鐵隕石。

鐵隕石又稱“隕鐵”,這種隕石的有一個特點就是,它的鉛含量相對很高,但鈾含量卻極低,也就是說,在鐵隕石之中,鈾衰變所産生的鉛微乎其微,完全可以忽略不計,而這也就意味著,鐵隕石中鉛-206和鉛-207的比例,基本上就可以視爲“初始比例”。

在此基礎上,由于隕石中的鈾含量越高,其中的鈾衰變所産生的鉛也就越多(反之亦然),因此通過大量測量不同類型隕石樣本中鉛-206和鉛-207的比例,再對測量結果進行比對和分析,就可以得到更加精確的“初始比例”。

實際上,科學家正是將通過上述方法得到的“初始比例”與現代地球上平均鉛同位素比值進行對比,最終計算出了地球的年齡大約爲45.5億年。

值得一提的是,在地球上存在著一種被稱爲锆石的硅酸鹽礦物,這種礦物有一個特點就是,在它形成之時,其獨特的晶體結構會強烈地排斥鉛元素,但對鈾元素卻不排斥,所以锆石初始的鉛含量可以認爲是零,而這也就意味著,如果某個锆石樣本之中有鉛的話,那這些鉛就都是鈾衰變所産生的,如此一來,我們就可以通過“放射性測定年代法”知道它的年齡。

在2014年的時候,科學家在澳洲西北山區的岩石層中發現了已知地球上最古老的锆石,測算結果顯示,它形成于大約44億年前,而這也與科學家計算出的地球年齡基本相符,畢竟锆石是形成于混合岩漿與液態水發生的反應,也就是說,只有當原始地球的地殼冷卻下來之後,才有可能形成锆石,而這當然需要一定的時間。

綜上所述,45.5億年,是通過科學的測量方法得出的結果,盡管我們不能確定地球的真實年齡就一定是45.5億年(多一年少一年都不行),但實際情況也應該與此差不了太多。

1 阅读:299
评论列表
  • 2024-07-05 11:45

    重子形成之後並不會馬上進入半衰期,相對來說,離銀心黑洞越遠,衰減的速度會越快。地球位置偏遠,衰減快,測量的年齡比實際短很多。根據太陽系的運行軌迹,至少公轉了100萬圈才轉到現在的位置,遠遠超出現在所測得的宇宙年齡。所以說,宇宙並沒有我們看的那麽大,但要比我們看到的古老。

魅力科學君

簡介:解讀科學知識,探索科學趣聞,感受科學魅力