地球是人类生存了数百万年的家园,我们都知道宇宙万物都有年龄的长短,宇宙的年龄约为138亿岁,人类的平均年龄约为80岁左右,而地球的年龄约为46亿岁月。
很多人都明白,人类从诞生的那一刻起就开始计算年龄,自然我们也知道自己的年龄有多大,可是地球的年龄如此漫长,我们又是如何知道地球的年龄为46亿岁?科学家又是如何计算得出地球的准确年龄呢?
人类的年龄从出生那一刻起就有了,而科学家判定一个人的年龄大小,并不是看你外表的年纪,也不是看你身份证上显示的出生年月,要知道一个人的外表是无法判断一个人年龄大小的,有的人天生就面嫩,又善于保养,即使60多岁了,从外表看也会被人们认为30岁月左右。
科学家判断分析一个人的年龄大小,是通过骨龄,骨龄是骨骼年龄的简称。不管你如何保养,外表如何年轻,但是你的骨骼年龄却是一年比一年老,这个无法改变,就好比一个人的DNA信息是很难改变的。科学家借助于骨骼在X光摄像中的特定图像来确定一个人的年龄大小。
通常要拍摄人左手手腕部的X光片,医生通过X光片观察左手掌指骨、腕骨及桡尺骨下端的骨化中心的发育程度,来确定骨龄。这项技术被广泛就用于各行各业,尤其是破案,考古学上。人的真实可以通过骨龄来判断,那么地球的年龄又是如何来判断的呢?
可能有人会想到,判断岩石的年龄或许可以得出地球的年龄,事实真的如此简单吗?当然不是,要知道地球上面的岩石在经过数十亿年岁月的变迁,早已变得不是诞生之初的岩石,因为科学家很难通过判断岩石的年龄来准确得出地球的年龄。
人类对地球年龄的兴趣,在古时候已经有人研究探索,只不过那个时候更多的是通过一些星相占卜来计算,得出的答案也是非常不准确的。直到人类开始走出科技的时代,科学爱好者们开始采用一些科学的方法来推算地球的年龄。
早期的时候,科学家通过收集很多的史前古生物化石,通过确定这些化石的年份,来判断地球的年龄,得出的答案是7万5000年以上。当然,这个年龄远小于地球真实的年龄。后来,物理学家登场了,19世纪50年代,由德国物理学家克劳修斯与英国物理学家开尔文勋爵分别提出的热力学第二定律已经成为了学界的共识。根据热力学第二定律,地球、太阳乃至整个宇宙都处在一种热量耗散的过程中。
按照这个理论,地球在诞生之初是一个高热量的岩浆球,其温度随着时间不断降低,直到将热量完全耗散掉变得彻底冰冷死寂。这样一来,只要我们知道了地球的初始温度(也就是岩浆的温度)、岩层的导热系数以及地温梯度,我们就能根据公式计算出地球的年龄。
开尔文在1862年发表了一篇名为《论地球的缓慢冷却》的文章,他将岩浆的温度设定为3870℃(实际上应该是700℃—1200℃),然后估算了导热系数与地温梯度的平均值。开尔文最终计算结果是9800万年,考虑到估算带来的误差,他提出地球的年龄大致在2000万年到4亿年之间。
开尔文的这个有关地球年龄的论断持续了很长时间,直到1907年,美国化学家博尔特伍德认为铅是铀放射衰变的最终产物,提出了“铀—铅测定方法”。在同位素被发现之后,这种方法被科学家们进一步优化,因为铀235和铀238会分别衰变为铅207和铅206,所以在理论上,只要我们知道一块岩石中铅和铀的比例,我们就可以计算出岩石的年龄。
可是要在地球上寻找到符合这个要求的岩石可不容易,地球表面的岩石早已在经历复杂的地质活动以及岁月的风化,变得面目全新,早已不再纯洁,不是地球诞生之初的岩石。后来科学家又想到了利用太空中陨石来进行这个测定推算。
我们都知道,太阳系存在着很多的小行星以及其它小星体,这些星体基本和地球在同一时期形成,它们是太阳系早期的物质。由于这些小行星它们没有大气层,完全暴露在真空的太空环境中,即使经过了数十亿年的岁月,这些小行星仍然保持着太阳系早期的物质成分。
这些陨石中由于陨铁的含铀量极低,这就意味着,铀衰变产生的铅微乎其微。因而,陨铁中的铅铀比例就与地球形成之初的比例近乎相等。美国地球化学家克莱尔帕特森最终通过将陨铁中的铅铀比例设定为初始值,将地球岩石中平均的铅铀比例设定为最终值,计算得出地球的年龄在41亿—46亿年之间。帕特森在1956年最终得出地球的年龄为45.50.7亿年。
以上这个方法就是人类目前最先进的探测地球年龄的方法,那么这个方法计算出的地球年龄是正确的吗?相信科学家也不敢100%肯定。要计算地球的真实年龄,一个方法就是寻找地球可能存在的诞生之初的物质,只要找到这样的物质,计算出地球真实的年龄自然也就不难。
可是地球表面由于生态的变化,这样的岩石物质是不存在的,那希望只能放在地球的内部,可是人类现在的科技,最深只能够深入地下12000多米,这个深度连地壳的皮都没有破,科学家想要拿到地球早期的物质,有可能需要深入地幔层才行,越往地心深入,越有可能存在地球形成之初的原始物质。
另外一个方法就是探测地球轨道附近的小行星年龄,这些小行星大概率是和地球同期诞生的,它们没有自己的生态系统,小行星上面的岩石等物质依然保持着太阳系早期原始形成的可能性是非常大的。只要能够准确判断出这些小行星的年龄,地球的年龄应该也差不多。
科学家目前采用的“铀—铅测定方法”来计算陨石石铅和铀的比例,从而计算出地球的年龄,这个方法有可能并不是完全正确的。随着人类科技的不断前进,未来有可能还会出现更加先进准确的测算方法,对地球的真实年龄也会越来越准确,有可能地球的真实年龄要远远大于46亿年。
地球年龄有多大?科学家是怎么算出来的呢?