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  地质百科
如何测定地球年龄?(上)
日期:2020.03.30 资讯来源: 浏览人次:2130

作者:北京大学 曹寒冰     来源:科普办公室

     

地球年龄是多少?这是我们一直没有停止探索的问题。

1956年,加州理工学院的克莱尔·帕特森利用铅铅测年法计算,发表了一个结果——45.5亿年,现在这个结果被大多数科学家认可,也为大众所知。

但其实时至今日仍有很多人不相信这个数字——实际上,在对于地球年龄的探索历史上,人类达成共识的时间并不多,如果要介绍这一段对于地球年龄探索史的话,按照年代顺序,我们也许可以将其分成三个重要的发展时期。

 

一、被宗教和传说裹挟着前进的科学

自从人类文明开始出现,人类就始终没有停止过对于“我们生存的时间存在了多久”的讨论。但是在真正的自然科学发展起来之前,对于人们这个问题的讨论,更多是从哲学角度出发的世界观的讨论。

中国神话中对于地球年龄的讨论来自三国时期的《三五历记》:

 

“天地浑沌如鸡子。盘古生在其中。万八千岁。天地开辟。阳清为天。阴浊为地。盘古在其中。一日九变。神于天。圣于地。天日高一丈。地日厚一丈。盘古日长一丈。如此万八千岁。天数极高。地数极深。盘古极长。故天去地九万里。后乃有三皇。”

 

古人们认为是盘古经过“万八千岁”开辟了天地,又“如此万八千岁”让混沌的世界变得泾渭分明,再加上加上中华五千年文明,也就是说世界诞生距今18000+18000+5000=41000年。 

在十七世纪的欧洲教会,爱尔兰主教詹姆斯·乌雪,在他的著作《乌雪年表》中给出了精确却毫无科学依据的结论——“根据圣经记载及历法考证,认为世界创造于公元前4004年10月23日礼拜天”。但这个结论被写在圣经之中,裹挟着教会的淫威成为了西方社会的主流观点。

 

1643年撰写的“Immanuel, or the Mystery of the Incarnation of the Son of God”的标题页。

在其他的文明中对于地球年龄也有着不同的观点,古巴比伦人认为是20-40万年,古埃及人的历法中确定为15万年,印度教宣称是20亿年。

 

二、早期地质学家的猜想和物理学家的计算

最早尝试解决地球年龄这个问题的物理学家是牛顿(1687)。当时科学家已经知道地球早期是一个炙热的火球,于是牛顿便模拟了地球冷却过程,他制作了一只直径1英寸的小铁球,实验得知这只铁球从红热状态冷却到室温要花至少一个小时。他把这个数据换算成地球的大小,得出的结论是5万年。显然这个推测过于简单,没有考虑到辐射量的变化和放射性元素等因素。

 

地球形成的早期

[图片来自网络]

在牛顿的基础上,威廉·汤姆森(1897),也就是后来的开尔文男爵,通过更复杂的热力学计算,给出了一个误差值很大的范围——“2000万年到4亿年”,后来又有人提出地球内部的压力非常大,所以散热效率会不同,修正后的结果是2400万年。

来自爱尔兰的地理学家约翰·乔利(1899)提出了测量海水含盐量的方法。他假定地球诞生初期海水都是淡水,此后河流不断把陆地上的盐分带进海中,日积月累海水便成为盐水了,通过计算得出了9000万年这个数字。但是显然我们并不能假定从河流输送的盐分是恒定速率的,而且海洋的总盐量的计算方法也并不可靠。

地质学家还曾经尝试用地层沉积厚度来计算地球年龄,在每个时期将最厚的沉积物相加,估计沉积率, 以确定年龄,这样的方式计算指的年龄至少为 5000万-1亿年。

 


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