地球的年龄：演化与估算结果

地球的岁数有多大？那些山野里的岩石不就是时间的记录吗？可以去问它。早在19世纪，地质学家就想到了用这个办法。当时已查明，地球上不同时期沉积形成的岩层总厚度约有100千米，按每3000—10000年能造成1米厚的岩层这个速度来计算，地球的岁数少说也有几亿年。当然，这种计算方法是很不精确的，因为地球历史上形成的岩层，不是全都能保存下来的。而多长的时间形成多厚的岩层，是根据今天的情况推测出来的，未必和地球历史上发生的变化相一致。但这比起牛顿晚年根据《圣经》推算出地球在公元1725年的年龄是6030岁，总是科学多了。还有人想到，因为每年陆地汇入海洋的水流都在把盐分带进海里，而且是只进不出，可以用海水中盐分的浓度来推算地球的年龄，计算结果是1亿多岁。但每年有多少盐分被带进海里，也是根据今天观测的结果，和过去未必相同；还有，那原始的海水中也应有盐分，这又如何考虑呢？

英国的物理学家开尔文（1824—1907）才华出众，10岁就考入格拉斯哥大学预科，15岁就获得大学的物理学奖，22岁就当了大学教授，27岁时在前人的基础上提出能量守恒是普遍原理，在物理学其他方面也做出过许多贡献，成为当时公认的学术权威。1890年，他当选为英国皇家学会会长，1892年又被维多利亚女王封为勋爵，成就与荣誉都达到当时科学家的顶峰。达尔文对地球有多少岁也很感兴趣，他自认为平生最杰出的就是论文《地球的年龄》。在这篇论文中，他根据太阳、地球都起源于炽热的星云，形成后不断散热、降温这种设想，按照太阳辐射的能量来计算地球的年龄，结果是地球的年龄不超过4000万年。他很自信，完全不考虑当时地质学家和古生物学家已经取得的虽不精确，但地球确已经历了上亿年发展历史的认识。

现在我们可以很容易地看出，达尔文自己感到最得意的这篇论文，实在是他的失败之作，致命的错误是他将太阳的能量和煤的能量一样来计算。当然，受到历史的局限，那时科学家们对核能还没有了解，更不知道核聚变反应是太阳能量的来源，但达尔文也确实过于自信了。

不过，地球的岁数有多大这个问题，后来还是靠物理学家才得到解决。在物理学家贝克勒耳发现铀的天然放射性（1896年），和物理学家卢瑟福认识到放射性元素在自行分裂蜕变（1900年）以后，人们发现，原来在地壳中埋藏的铀是一种稳定可靠的计时器，可以用它来计算地球的年龄。

铀是一种原子核能自行分裂的金属元素，分裂变化的速度很稳定，多少铀在一年中产生出多少铅，始终是一样的，不受外界条件变化的影响。(www.xing528.com)

在天然元素中，铀是最重的一种，绝大多数铀原子的质量是氢原子质量的238倍，我们把它叫作铀238。还有少许铀原子略微轻一点，是氢的235倍，叫作铀235。这两种铀都会自行分裂，但是变化的速度各不相同：铀235变化的速度比铀238快。铀238蜕变为原来的一半，需要45亿年左右的时间；铀235则只需要7亿多年的时间。它们产生出来的铅也有差异：铀238产生出来的铅原子，是氢原子质量的206倍，叫作铅206；铀235产生出来的铅原子，是氢原子质量的207倍，叫作铅207。

在岩石中，铀238和铀235，还有它们蜕变出的铅206和铅207，总是保存在一起的。因此，根据它们的含量，并且利用两种铀分裂变化速度不同的比例关系来计算，就能知道这块岩石的年龄。在矿物岩石中，还存在着其他放射性元素的同位素，也可以用来测算矿物岩石的年龄，但并不都能得到良好的结果。利用铀和铅来计算是最常用的方法。

地球表层被叫作地壳的这一部分，是由岩石构成的。人们对许多地方的岩石作了测定和计算，1973年，在格陵兰找到的形成于38亿年前的岩石，被认为是地球上已知的最古老的岩石；1983年，在澳大利亚又发现了几粒有41亿—42亿年“高龄”的矿物颗粒。它们都应该是地球形成以后经过一段时间才产生的，因为地球外部的岩石圈层是逐渐凝结而成的，在它出现之前，一般都认为地球在形成后，经历过一个表面处于熔融状态的时期，加上这一段时间，才是地球的真正年龄。现在，根据地球本身演化的情况并参照陨石、月球等其他相关的天文资料，估算出地球的年龄约为46亿年。当然，还不能说问题已经完全解决，我们对地球的认识还不是很精确，需要随着科学技术的进一步发展，对地球年龄作更精确的探测。