人類有自己的年齡,我們生存的地球也是有自己年齡的。那你知道地球自生成以來,已經度過了多少個歲月嗎?對於地球的年齡,人們最先想到了海水。
海水是鹹的,其中的鹽被設想是從大陸上送過去的,現在河流還在不斷把大量鹽分帶進海中。那麼我們用每年全世界河流帶進海中鹽分的數量,去除以海中現有鹽分的總量,不是就可以算出積累這樣多的鹽分已經花了多少年嗎?計算的結果表明:大約已有1億年。這個數字顯然還不是地球的真實年齡,因為在海洋出現之前,地球早已經出世了。而且河流帶進海中鹽分的多少,不會每年一樣,海中的鹽分還會因海水被風吹到岸上,而有一部分會返回大陸。
人們又在海洋裡找到了另一種計時器,這就是海洋中的沉積物。隨著歲月的增長,沉積物愈來愈厚,而且大量變成了岩石——沉積岩。據估計,每3000~10000年就可以造成1來厚的沉積岩。地球上各個地質時期形成的沉積岩,加在一起總共有多厚呢?約有100千米。算起來形成這些沉積岩共用了3億~10億年的時間。不過這個數字仍不等於地球的年齡,因為在有沉積作用以前,地球也是早就形成了。
看來需要有一種穩定可靠的天然計時器才能算出地球的年齡。這樣的計時器已經找到了,那就是地球內的放射性元素和它蛻變生成的同位素。
1896年,法國的物理學家貝克勒爾發現鈾具有天然的放射性,隨後英國的物理學家盧瑟福提出並證實放射性元素的原子會蛻變,即自行分裂為另外的原子。例如原子量為238的鈾,蛻變的最後結果是產生出氦和原子量為206的鉛。這種鉛比原子量為27的普通鉛重一點,但都在元素週期表上的同一位置,被稱為錫的同位素。人們還發現這些放射性元素蛻變的速度不受外界的影響,穩定不變,不過蛻變的速度和產物各不相同。鈾主238是45.1億年變掉一半這個時間被稱為鈾主238的半衰期。
放射性元素在地球上分佈很廣,像鈾在許多岩石中都有,它蛻變產生的氦是氣體,容易散失,鉛則留了下來。因此根據一塊岩石中含有多少鈾及從這些鈾分裂出來的鉛,就能夠算出這塊岩石的年齡。現在已知的最古老的岩石,是1973年在格陵蘭發現的年齡有38億年;1983年又在澳大利亞找到幾粒年齡有41億-42億年的礦物顆粒。這表明距今40億年前後,地殼已開始形成。
不過在地殼出現以前,地球已經存在了一段時間,因此這個數字還不等於地球的年齡。這該怎麼辦呢?人們發現地球中的鉛,不止是鈾主238分裂而成的,原子量為235的鈾和原子量為232的釷也在蛻變,產生出另外兩種鉛的同位素。而且除了放射性元素蛻變而成的鈾,地球上還有一種非放射性來源的鉛,它的原子量為204(Pb204),在地球形成之時就已存在。查出了存在於地球的這幾種鉛今天的比例關係,就能算出比較可靠的地球的年齡。可惜那種非放射性來源的鉛由於它的原子重,沉降到以鐵、鎳為主的核心中去了。(分在上層石甲的鉛,主要是鈾和釷變來的;鈾和釷的原子更重,但它們的離子半徑大,隨二氧化硅向上移動,跑到地球的岩石表層中來了。)但是按照地球與太陽系其他天體都來自同一星雲的理論,不妨借用鐵隕石來推算,它們是太陽系中小天體的碎片,成分接近地球核心的物質組成。
這樣計算的結果是,地球的年齡約有46億年。當然這仍不夠確切,計算的結果常出入很大,但我們對地球有多大年紀,終究有了接近真實的認識。
