人类是如何知道地球有45亿年?
根据锆石知道的。
下面这颗锆石是在澳大利亚发现的,其形成年代可确定为43.74亿年。
锆石之所以可以用来确定地球的年龄,主要是因为锆石在形成的时候,很容易将铀整合到其晶格中,同时锆石具有很强的排斥铅的特性。
由于这种特性,新生长的锆石晶体中不会发现任何铅元素。
然而,有趣的是:一旦锆石晶体形成,任何已经存在于锆石晶体中的铀都可以通过放射性衰变,而自然地衰变为铅,铅又是一种稳定的元素,所以铅一旦形成,它就被固定在锆石中。即:铀-238经历α衰变,变成Th-234;Th-234也会经历一系列α和β衰变,最终变成铅-206(Pb-206),这是稳定的铅同位素。
根据尚未衰变的铀与通过铀衰变形成铅的比率,结合铀同位素的衰变率,就能计算出这种特殊的锆石晶体是在多久前形成的。
人类也是据此原理,测量古老的岩石的年龄。测量地球的年龄有一个假设,即认为很多陨石实际上是太阳系早期保留下来的行星建筑材料,因此保留着原始的化学结构。
而绝大多数陨石的来源是散布在太阳系当中的小行星。而太阳、八大行星和小行星是几乎在同一时间形成的。产生陨石的小行星由于体积小在形成后快速冷却,运行几亿或几十亿年后,机缘巧合坠落到地球上。 基于此,在地球上能找到的最古老的陨石与地球大约在同一时间形成,通过测定陨石的年代可以得出地球的年龄。
所以,大自然真的很神奇,他把真相封存起来,但又留给人类以线索。
参考文献:
John,2014,Hadean age for a post-magma-ocean zircon confirmed by atom-probe tomography,nature geoscience
Patterson, C. (October 1956), "Age of meteorites and the Earth",Geochimica et Cosmochimica Acta,10(4): 230–237
关于评论区的一些回答
@ 不想说 关于铅污染。
的确,早期Clair的实验收到了铅污染,导致结果不准确,后来他在建立了有史以来第一个用于地球化学实验的洁净室,以防止数据受到铅污染。随后完成了对陨石的研究,并发表了文章《Age of Meteorites and the Earth》,结论是地球年龄大约在45.5亿年,误差在7千万年。
@ 周周家的周 关于地壳的熔融。
地壳的熔融 变质等等会影响其中的锆石的形成时间和成分。而陨石没有经历这些变化过程。用于测量地球年龄的陨石是来自于太阳系早期形成时期的小行星带,这些天体在形成时期大致与地球同时形成。