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人类是如何知道地球有 45 亿年?

乐乐闲言碎语2950

作者 / 黄河边儿

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。

人类是如何知道地球有 45 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。

来源:知乎

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