《地质年代学与地球年龄

为什么地质学家说地球有46亿年的历史?几百年来，欧洲、西方和其他文化中的大多数人都相信地球大约有6000年的历史，这是基于对Torah和旧约经文的解释。然而，根据詹姆斯·赫顿和查尔斯·莱尔提出的统一-三分之一主义原则，18世纪末和19世纪的地质学家开始认识到，形成地球上的地质单位和结构需要大量的时间，并认为地球的历史要久远得多。当查尔斯·达尔文提出他关于物种进化的观点时，他加入了那些呼吁需要数千万年到数亿年才能解释地球及其生物群的自然历史的人的行列。1846年，物理学家开尔文勋爵(Lord Kelvin)加入了这一争论，但他主张地球更古老。他指出，温度随着深度的增加而增加，他认为这些热量是在行星最初的吸积和形成过程中获得的，从那以后一直在缓慢地逸出。利用热流方程，开尔文计算出地球一定有两三千万年的历史。然而，开尔文假设自行星形成以来没有新的热量输入，他不知道放射性和放射性衰变产生的热量。1896年，居里夫人在法国亨利·贝克勒尔的实验室工作，她将薄膜暴露在一个不透光容器中的铀中，发现薄膜因一种肉眼看不见的辐射而暴露。很快，人们发现许多元素都有同位素，即同一元素的原子核中中子数不同。 Some isotopes are unstable and decay from one state to another, releasing radioactivity. Radioactive decay occurs at a very specific and fixed average rate that is characteristic of any given isotope. In 1903, Pierre Curie and Albert Laborde recognized that radioactive decay releases heat, a discovery that was immediately used by geologists to reconcile地质证据开尔文勋爵计算出的地球年龄。

1905年，欧内斯特·卢瑟福提出，放射性同位素衰变的恒定速率可以用来测定矿物和岩石的年代。由于每种同位素的放射性都以统计上有规律的速率发生，因此可以用来测定岩石的年代。对于每一种同位素来说，平均衰变速率是由样品的一半从母产物衰变到子产物所花费的时间来定义的，这个时间被称为同位素的半衰期。因此，要确定一块岩石的年代，我们需要知道母同位素和子同位素的比例，然后简单地乘以母同位素的衰变率。半衰期最好被认为是任何大小的样品一半衰变所需的时间，因为放射性衰变是一个非线性指数过程。

每种同位素的衰变速率决定了哪些同位素系统可以用来确定岩石的年龄。此外，同位素必须自然地存在于被测定年代的岩石类型中，子产物必须只存在于母同位素的衰变中。一些最精确的地代钟是通过比较两种不同衰变方案的子产物的比例而制成的，因为两个子产物都是由于它们的父产物的衰变而存在的，它们的比例提供了特殊的高灵敏度钟。

同位素及其衰变产物为确定地球年龄提供了最有力的方法。大多数元素是在经历超新星爆炸的前太阳系恒星的热核反应中形成的。我们对地球年龄的主要限制是它必须小于60 - 70亿年，因为它仍然含有K-40等半衰期为12.5亿年的元素。如果地球如果再老一点，所有的母体产品都会腐烂。同位素年龄表示该特定元素同位素系统被纳入矿物结构的时间。由于同位素在被吸收后一直在衰变，所以地球岩石的最古老年龄给出了地球的最小年龄。到目前为止，已知最古老的岩石是加拿大西北部奴隶省的40.3亿年前的阿卡斯塔片麻岩，最古老的矿物是来自西澳大利亚的42亿年前的锆石。从这些数据中，我们可以推断出地球的年龄在42亿年到60亿年之间。

月球上的地壳有42 - 45亿年的历史，地球、月球和陨石都是在太阳系形成时形成的。U-Pb同位素系统是确定地球年龄最有用的系统之一，尽管许多其他系统给出了相同的结果。一些陨石含有铅，但不含铀或钍。因为各种比例铅同位素它们的相对比例可以用来测量早期地球上的原始铅比例。然后，通过观察地球上不同年代岩石中四种铅同位素的比例，我们可以推断出它们在什么时候具有相同的原始铅比例。这些类型的估计给出了46 - 47亿年的地球年龄，43 - 46亿年的陨石。所以，对地球年龄最好的估计是46亿年，在宇宙中只是十几岁。

参见地质年代学;赫顿,詹姆斯。

继续阅读:卫星图像的类型

这篇文章有用吗?

0 －2