我们是如何知道地球的年龄的?读懂岩石中的故事
根据科学家的研究,我们的地球大约有45.4亿年的历史。在这漫长的时间里,它见证了几个大陆的合并与分裂,冰原的扩张与退缩,生命从单细胞生物进化到今天多姿多彩的形态,甚至在这些生命体中诞生了罕见的智慧。但是我们怎么知道地球的年龄呢?
为了找到这个
问题的答案,我们需要先了解地球内部,然后通过测量地球和太阳系其他地方岩石中的放射性元素,科学家们就可以算出我们星球的早期地质时间表。当你是一个地球科学家,当你看着一块岩石,它不仅仅是一块岩石。它就像一个故事等着你去尝试破译,告诉你许多关于地球的秘密。当矿物由岩浆或熔岩形成时,它们通常含有微量的放射性物质,如铀。随着时间的推移,这些放射性元素会发生衰变,这意味着它们会不断发出辐射,并最终转化为新的更稳定的元素,而这些衰变的新元素在不受外力影响的情况下仍会保留在矿物中。
以放射性铀238为例,它是铀的常见形态。它的原子会释放能量,直到最终衰变为铅。这个过程以固定的速率发生,科学家称之为半衰期,相当于半个原子衰变所需的时间。铀238的半衰期超过40亿年,这意味着样品中一半的铀238变成铅需要超过40亿年,这使得它非常适合作为判断古岩石年龄的参考因素。
知道了这些样品的半衰期,我们就可以通过测量样品中放射性同位素的衰变产物与未分解同位素的比值来计算出样品中未分解同位素的数量,进而结合样品中放射性物质的半衰期来推断样品的年龄。这种判断样本年龄的方法叫做放射性年代测定法。
我们通常用放射性年代测定法测定矿物锆石,因为它含有相对大量的铀。铀铅测年法只是放射性测年法中的一种,我们还针对不同的样品类型使用不同的元素。例如,日常生活中最常用的方法之一是放射性碳14测年,使用半衰期约为5730年的放射性碳14。放射性碳测年技术可以用来确定大约5万年以内的物质年龄,也可以用来测定有机物的年代。
利用这些方法,地质学家发现了可追溯到44亿年前的矿物,这意味着地球至少存在了这么长时间。然而,我们的科学家说地球的年龄超过45亿年。多出来的一亿年哪来的?如前所述,地球在数十亿年间发生了巨大的变化,特别是通过板块构造和其他过程,使地壳移动,从岩浆中孕育出新的陆地,并将原来的陆地压回到地下。
这导致了不良的结果。在地球历史的早期,我们很难找到岩石。它们在很长一段时间里被侵蚀或融化回原材料。但是不要气馁。科学家们还可以使用放射性年代测定法来确定太阳系其他地方岩石的年龄。根据测试结果,一些陨石的年龄超过45.6亿年,来自月球和火星的岩石可以追溯到大约45亿年前。
这些日期非常接近科学家认为太阳系开始形成的时间,太阳系中的行星来自新生太阳周围的这些气体和尘埃云。
知道了这些陨石在Tai 空中的相对年龄,我们就可以开始拼凑一个大概的时间表,说明地球、月球、火星和其他漂浮在附近的Tai 空中的陨石是如何开始形成的。然而,从原始尘埃云到地球的转变并不是一下子发生的,它也经历了数百万年的演化,这意味着我们对地球年龄的判断永远不会精确到具体年份,而会更偏向于我们母星开始形成的整体阶段。
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