文/小梦

研究背景：

地球的岁数一直是地质学界的热门话题。在探究地球历史和进化的过程中，确定地球的岁数显得尤为重要。

随着现代地质学理论的发展，人们已经有了多种方法来测定地球的岁数。

其中最早也是最基础的方法即为辐射年龄测定。

通过测量地球上岩石中钾、铀、钍等元素衰变产物的含量，可以算出地球形成至今的年数。

此外，人们还利用测定陨石样本和月球样本等方法来估算地球的岁数。

研究目的：

本研究旨在探讨多种测定地球岁数的方法及其优劣，以期更加准确地确定地球的年龄，从而更深入地研究地球的历史及其变化。

●○地球几岁了？○●

地球几岁了？这似乎是一个简单的问题。

如果你问很多有科学素养的人这个问题，他们会回答说地球和整个宇宙的年龄大约为45.4亿年。但如果你问通晓圣经的人，他们会回答很多人宇宙的年龄不超过6,000年。

据估计我们的星球大约有 45 亿年的历史。

但行星科学家们看得越仔细，这个数字就越模糊。

关于我们星球如何形成的细微差别，可能会使地球的年龄改变 50 亿年左右。

“一个年龄很容易谈论，但随着你放大它会变得越来越复杂，”休斯敦大学地球与大气科学系主任、地质学教授托马斯·拉彭说。

当科学家们试图确定更精确的地球年龄测量值时，他们不得不努力解决我们星球如何形成的细节问题。

“当你出生时，它是一个瞬间，”拉彭解释道。

但是行星的形成是一个需要数百万年的过程。

●○大多数数学家的想法○●

他们靠着放射性测试年，尽管这个故事比听起要复杂一些。

有些岩原含有微量的自由射击。推移那些放射性的原子，会表现出稳定的原子。

通过了解并测量岩石中两种原子的数量，科学家可以计算出生产稳定原子所需要的时间。

那么，岩石中是否会存在一些稳定的原子呢？

在测量变化期间，这两种类型的原子是否有一些分离开或进入岩石的情况？

这类的发射性原子（如铂或者铜）测量岩石的年轮，通常会出现不同的年轮。

这种年轮不和谐的例子还有很多。

但即使我们接受这些年龄是正确的，还有许多其他假设也会导致更多问题。

你看，我们从未在地球上找到可追溯至45.4亿年前的垒。

因为火山喷发和构造板块运动，会不断地将旧岩石再循环成新岩石。

当岩石以这种方式收回时，人们相信它们的辐射日期会被重置。

所以我们不会指望在地球上找到原始的“原始”岩石。

相反，科学家们必须关注太阳系中地质活动较不活跃的其他天体。

毕竟寻找原始岩石，是半个世纪前我们将人类送上月球的科学原因之一。

科学家们认为，由于月球的地质活动远小于地球，因此它的岩石会更古老。

事实上，月球岩通常会生产旧的放射年，但即使它们也不会生产45.4亿年的年。

为什么？

虽然月球远不如地球活蹦乱跳，但情况并非总是如此。

大多数科学家认为月球在其历史早期非常活跃。

因此，虽然月球岩石的辐射年代相对较早，但它们也不是原始的。

为了找到真正的原始岩石，行星科学家认为他们必须观察陨石，即从太阳系其他地方坠落到地球表面的碎片。

地球45.4亿年的年龄便来自陨石的辐射测年。

他们怎么知道这些是最早的岩石？

他们有一个理论，即整个太阳系大约在 45.4 亿年前同时形成。

这意味着太阳和行星的年龄大致相同。

据推测，没有成为太阳一部分的物质在外层空间聚结成越来越大的碎片，最终形成行星及其卫星或卫星。

但许多碎片从未形成行星或卫星，这些碎片的碎片被认为是陨石的起源。

由于陨石没有形成行星，它们一定避免了重置地球辐射年龄的地质过程。

碳质球粒陨石尤其如此。

●○地球是什么时候诞生的○●

大约 46 亿年前，气体和尘埃在围绕新形成的太阳的轨道上旋转。

在太阳系形成的头几百万年里，粒子碰撞并合并成小行星和行星的种子。

这些太空岩石不断相互撞击，其中一些变得越来越大，形成了我们今天看到的太阳系。

但行星不仅仅是大石头堆，当它们积累物质时，这些天体也会分化成地核、地幔和地壳等层。

吸积和分化需要时间，可能需要数千万年的时间。

有些人可能认为地球形成的那个阶段就是我们星球的诞生。

但拉彭说，他认为这是地球的概念，后来诞生了，当时一场灾难性事件也形成了月球。

根据广为接受的大碰撞理论，在我们太阳系早期的混沌时期，原地球与另一个火星大小的小天体相撞。

当两者撞击在一起时，碎片在环绕地球的轨道上合并成月球。

拉彭说，这种影响也被认为基本上“重置”了构成地球的物质。

当时，厚厚的岩浆海洋可能已经覆盖了原地球。

在强烈的碰撞中，两个天体的物质混合在一起，并结合成我们今天所知的行星和月球系统。

拉彭解释说，这种“重置”的证据来自含有相同形式氧气的陆地和月球岩石。

“原地球极有可能被破坏或成分发生变化，”拉彭说。

“在我看来，直到月球形成事件，地球才成为我们所知的地球。”

如果这一事件标志着我们星球的诞生，那么地球的年龄将介于 44 亿至 45.2 亿年之间。

但要确定我们星球的更具体年龄需要筛选古代证据。

●○为我们星球的年龄分配一个数字○●

就像寻找旧案线索的侦探一样，行星科学家在拼凑我们星球的早期历史时，必须查看如今现存的证据。

但由于那一章中的所有动荡——翻滚的岩浆海洋和强烈的地质更替——很难找到证据。

拉彭解释说，限制地球年龄的一种方法是寻找地球上最古老的岩石，这些岩石是在岩浆海洋硬化成固体表面之后形成的。

在那一天，科学家们将目光投向了在西澳大利亚杰克山发现的锆石——已知最古老的矿物。

为了确定这些晶体的年龄，一组科学家使用了一种称为放射性测年的技术，该技术可以测量它们所含的铀。

由于这种放射性元素以已知速率衰变为铅，因此科学家可以根据样品中铀与铅的比例计算矿物的年龄。

这种方法显示锆石大约有 44 亿年的历史。

这些岩石表明地球和月球一定是在44 亿年前的某个时候形成的，因为岩石记录“会被月球形成事件所抹杀”，拉彭说。

所以这颗行星的年龄不小于 44 亿年。

但它能老多少？

拉彭说，为了回答这个问题，科学家们转向了其他地方——包括月球。

地球卫星体上的岩石比这里的岩石保存得更好，因为月球不会经历板块构造等会融化和重新排列其表面的过程。

这些线索有两个主要来源：

坠落到地球的月球陨石和美国宇航局阿波罗计划期间直接从月球收集的样本。

与原始地球一样，这颗年轻的卫星也被岩浆海洋所覆盖。

从月球表面采集最古老的岩石，可以表明月球地壳的形成时间。

科学家对阿波罗14号任务期间收集到的锆石碎片进行了放射性测年，修正了宇宙射线照射的计算结果，确定月壳大约在45.1亿年前硬化。

拉彭说，在碰撞和物体合并、冷却和分化之间会有一段时间。

所以这个日期也有一个不确定的窗口，大约 5000 万年。

“确定确切的事件非常具有挑战性，”他说。

拉彭估计地球和月亮可能形成于 45.1 亿至 45.2 亿年前，但一些科学家表示，计算结果可能长达 5000 万年。

限制该时间窗口的另一种方法，是查看原地球形成时存在的岩石。

当行星从年轻太阳周围的碎片中凝固时，并不是所有的物质都凝聚成我们今天看到的世界及其卫星。

有些仍然保存在小行星或彗星中。

有时，那些太阳系时间胶囊以坠落到我们星球表面的陨石的形式来到我们身边。

拉彭说，已知最古老的此类太空岩石是陨石 Erg Chech 002。

它被认为是太阳系早期原始行星火成岩壳的碎片。

因此，对 Erg Chech 002 陨石的年代测定提供了原始地球可能处于其概念的相似阶段的时间快照。

“如果‘地球的诞生’被定义为第一个原地球核或原行星最终通过吸积形成今天的地球的形成时间，”拉彭说，“那么也许早在[Erg Chech 002] 的时代。”

科学家们计算出这块大约在 45.65 亿年前结晶的火成岩地壳。

●○地球的年龄可以细化吗○●

在人类的时间尺度上，地月系统形成时间周围 5000 万年的不确定性听起来巨大且不精确。

但在行星时间尺度上，尤其是数十亿年前，“这是一个很好的估计，”拉彭说。

“我们回头看得越远，往往越不准确，因为记录中存在差距。这是一段相对较短的时间，发生了很多事情——有撞击，一切都必须结合、冷却，并分化成具有核心、地幔和地壳的坚固岩石体，”他说。

然而，科学家们还没有完成。

拉彭说，总是有机会获得更精确和准确的地球年龄测量结果，尤其是当研究人员从月球、陨石和小行星中获得更多样本时。

例如，中国嫦娥五号登月任务获得的岩石仍在研究中。

NASA 的阿尔忒弥斯计划还计划收集月球岩石。

拉彭补充说，美国宇航局的管理团队还在阿波罗计划中提供更多材料供研究，这为研究人员提供了利用新技术研究古老月球岩石的机会。

他说，如果这些新的努力揭示了月球表面部分的月球样本比之前研究的更早结晶，那可能会进一步限制对地球和月球诞生时间的估计。

总结：

在未来的研究中，我们需要继续探索更加精确的测量方法，以进一步提高对地球岁数的确定性。

同时，研究地球的岁数还能为我们提供重要的参考，帮助我们更好地了解地球环境和气候的变化历史，为人类的生存和发展提供更多的思考和启示。

参考文献

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