放射性同位素测年法测出来的。
具体怎么回事,且听我慢慢说来(有点长)。
胡乱分析时代实际上,关于地球的年龄的推测,自古就有之。来自各大陆的文明都进行过猜测,不过都是基于宗教神学的判断,没什么根据,这里就不说了。
第一次试图想用科学的方法求出地球年龄的尝试,是开尔文勋爵首先做的,开尔文曾试图通过矿井的地温梯度和热力学的导热方程求出。
结果三个重要的物理参数,包括地球初始温度、岩石导热系数、地温梯度三个重要的初始条件,开尔文都是胡乱给出的——地球初始温度估计,后两个粗略测量,于是求出的答案才1亿年不到。
开尔文实际上自己都不相信自己的答案,所以他对外公布,都是含糊其辞地说个大概,给个范围之类。
希望出现一线生机出现是在二战之后的美国,与二战结束一同结束的,还有赫赫有名的“曼哈顿计划”——就制造核武器的计划,投下日本广岛长崎的原子弹都是这个计划的产物。
这个计划可以说客观上促进了科学技术的发展,在这个计划中,科学家发现他们用于制造原子弹的原料——铀235和铀238能在一段时间能衰变成铅207和铅206,以及衰变速率。
那时候的科学家就想:
如果知道一个含有铀和铅的样品中的量,以及形成之初它们又含的量,不就可以推断出这个样品存在了多长时间了吗?
这是一个伟大的想法,后来曼哈顿计划结束后,就有科学家研究铀衰变的“定年方法”,其中年轻的研究员帕特森就是这样一个试图测出地球年龄的人。
但问题来了,包括帕特森在内的一批科学家,却一直没机会找到一块和地球几乎同时出生的铀铅样品。即便地球的演化过程中有过很多的这样的样品,但几十亿年的地质运动使得他们很多早就又回炉重造,有些在地表的很难发现,这就很苦恼。
转机在地球上“土生土长”的大量铀铅样品很难发现,帕特森把目光投向了陨石,投向了几乎和地球一起出生的太阳系大大小小的陨石,投向了那些因为某种原因降落到地球的陨石。
陨石还有另一种形式的兄弟,叫陨铁,它们两的差异在于金属含量的不同。
而陨铁就是那种金属含量更多的,也就是铀和铅都很多的那种。
哇,这个铀和铅多有什么好处,上面我不是说了曼哈顿计划后科学家就是想知道一个样品中,铀铅的初始含量吗?找到了就能根据衰变方程求出地球的年龄,但就是一直找不到和地球一直“土生土长”的样品,铁陨石带来了契机!
虽然铁陨石在几十亿年的几十中也有铀衰变成铅,但问题的关键就是,这个衰变速度太慢了,几十亿年衰变也不能产生多少的铅。
而铁陨石就是铅本身就特别多的那种,所以放射性产生的那点铅,可以忽略不计,这样不就得到一个样品的初始铀铅含量了吗!
上式中λ为衰变速率,这个可以在实验室中求出,左边的Pb就是经过t时间的量,右边的Pb就是初始铅含量。
于是,一个方程甩出,完美,帕特森测出了一个41亿年-46亿年的地球年龄范围值。
于是就这样,通过更多的样品统计,画出这样一个图
帕特森得到了地球的年龄为45.5±0.7亿年。
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