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第2章 地球的年龄

从人类诞生以来,地球就已经存在着,地球的年龄到底是多少呢?几千年来,人类对此做出了种种猜测。直到最近三十年,研究人员才拥有探究地球真实年龄所需的精确推算年代的技术和仪器。20世纪50年代末,史前大事的确切年代才推算出来。

公元18—19世纪,科学技术比较发达,这时的学者认为地球的年龄必定远远大于几千年。科学家在推测的基础上展开了一系列别出心裁的研究来探究地球的实际年龄。1715年,英国天文学家埃德蒙·哈雷提出这样一种观点,即科学家追求的证据在海洋里。埃德蒙·哈雷哈雷说:“让我们假定海水最初是从大气落下的淡水,今天海水里的盐分,可能是后来经过无数的年代,由河水把盐冲入海洋堆积而成。拿目前海洋所含钠盐的吨数,除以世界各大河流每年把盐冲入海洋的平均吨数,便可计算出海洋的年龄。”哈雷的这种方法具有一定的科学依据和可行性。但是科学家虽然试过哈雷的方法,却并未推算出海洋的岁数,这可能是因为河水挟入海洋的盐量在过去的这些年代中产生了变化。此外,海洋盐分的形成并不只是依靠世界各大河流的流入,还包括其他原因,如火山活动、熔岩从洋底的裂隙涌出来等。

早期推算地球的年龄还有另一种方法,即计算洋底每年的沉积率,用这个沉积率除以海洋沉积的估计总厚度,这样就可以求出海洋年龄,然而这个方法存在几大漏洞,其中一个漏洞就是:有关板块构造的最新发现表明,随着全球的海底移动,洋底沉积物质也会不断移动或者改变。

1799年,英国运河测量员威廉·史密斯提出了一个崭新的概念,这个概念现在已经成为地质学的基本概念之一和断定岩层相对年龄的方法。岩层史密斯指出,沉积岩层中发现的各种化石,“永远以相同层次上下排列”。不管在什么时间、什么地点,化石都可以成为地质学家断定岩层相对年龄与层次顺序的标准,但是这种推算地球年龄的方法并非绝对准确,它仅能确定某一岩层比另一岩层更古老或更年轻,至于岩石的确切年龄,仍然是一个没有解开的谜。

19世纪,一些地质学家开始朝另一个方向来探讨地球的年龄。他们设法估计,地球在多少年前产生了生命。1867年,英国地质学家查理·莱伊尔爵士推测,2.4亿万年足以说明地球上各种动植物在过去所发生的重大变化,因而地球在2.4亿年前产生了生命。但是与莱伊尔同时代的一位学者估计,地球产生生命的过程仅需6000万年。英国博物学家达尔文通过对生物进化的分析认为,6000万年不足以展示整个地球生命的演化。

英国物理学家开尔文勋爵假设地球最初是一个灼热的熔融体,计算地球冷却到目前仅剩下一个熔融核心所需的时间,结果算出地球的年龄只有2000万年,与开尔文同时代的地质学家和古生物学家认为这样低的岁数是不太可能的。后来发现,开尔文之所以得到这样一个结果是没考虑到使地球内部岩石暖热的热力,况且地球并非起源于一个熔融体。近代学说普遍认为,原来的地球是一个团,由冷尘和气形成的云逐渐汇聚而成,开尔文勋爵地球受到藏在内部的放射性元素发热的影响才暖热起来。开尔文如果将这些因素都考虑在内,就不会推算出地球年龄只有2000万年这样一个结果了。

今天的科学家都知道,地球年龄可能比莱伊尔和达尔文估算的还要大。现在对地球年龄的估计是根据存在于地球放射性岩石里的“地质钟”来推算的。1905年,美国化学家博尔特伍德指出,在含铀的岩石中一定有铅元素。博尔特伍德还观察到,在地球的任何一个地区,放射性岩石中所含的铅与铀的比例,通常都是相同的。博尔特伍德假定,铀同位素会逐渐转变成铅同位素,铅是放射衰变过程的最后产物。如果铅是这种缓慢衰变过程的最后产物,那么就年龄相同的放射性矿物来说,铅与铀的比例应该是相同的。他认为,只要知道铀衰变的速度,就可以从岩石中铅同位素与尚未改变的铀元素的相对比例,精确测算出岩石的年代。

经过研究证明,铀的放射衰变率极为缓慢。岩石中最初的铀原子需历时45亿年以上才有一半发生衰变,45亿年被称为铀的半衰期。

今天,根据铀铅比例和其他较新的放射推算法已经确定了不少远古岩石的年代,这些远古岩石中最老的岩石产自南极洲、澳洲和北美洲等地。放射化学分析显示,最古老的岩石是在30多亿年前形成的。在这样古老的岩层下面的岩床的凝固时间必定会更早,地质学家至今还未能确定这些岩床的年代。岩床或许出自地球的原始地壳,但直到目前为止,还没有岩床出自原始地壳的证据。

地球的原始地壳究竟有多古老呢?许多科学家认为,陨星是一颗行星或者许多小行星的残骸,原来是与地球和太阳系的其他行星同时形成的,不过后来在太空中破裂并降落在地球上。如果真是这样,那么根据铀与铅的比例对天空降下的陨星碎块进行测定,可以得知地球的年龄接近46亿年,人类的存在只是地球整个历史中的一小部分。50亿年前,气体和宇宙尘埃组成了这个地球,如此漫长的时间真是让人不可思议。

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