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地球刚诞生时明明没有人,人是怎么计算出地球年龄的?

地质学家一般依据底层结构,和同位素定年法,,计算过程精准,不过这种误差很大。主要是计算前有很多假设是经验的。

可能是盘古开天地他说的算吧。


地球年龄并不是人类一天一天记录出来的,而是当代人计算出来的。

目前计算出来地球年龄是46亿年左右,而这个数字是加州理工学院的克莱尔·帕特森于1956 年 在美国《化学与工程新闻》杂志发布,这是人类探索地球形成过程中的一个重大突破。根据帕特森计算结果,地球的确切年龄是 45.5 亿年,误差约 0.7 亿年。

铀、铅同位素地球化学测年

铀235和铀238都会按照各自不同的概率发生一系列衰变,分别成为铅207和铅206。所以,理论上说,只需要知道一个样品里有现在多少铅和铀,以及形成的时候有多少铅,就可以得到它的年龄。

要测量地球的年龄最好的办法,就找到跟地球同时形成的物质。在地球表面,确实有一种岩石满足这个要求,那就是陨石。绝大多数陨石的来源是散布在太阳系当中的小行星。在我们的太阳系里,太阳、八大行星和小行星是几乎在同一时间形成的。

铁陨石测年

铁陨石是一种独特的陨石,也被叫做陨铁。也就是说陨铁的主要组成就是铁金属。我们地球的地核,便是主要由铁和镍的合金组成的。这样的陨铁有一个很好的性质,它们铅含量高而铀含量低。这就意味着,铀衰变产生的铅在这里微不足道。因此,现在测量到的铅的同位素相对含量,近乎是地球形成之时的相对含量,也就是大家梦寐以求的铅初始值。

五万年前,一颗三十吨重的铁陨石坠落在亚利桑那的恶魔峡谷。1953年,帕特森得到了这个陨石的样品,在自己搭建的超净室中小心翼翼地提取出当中的铅,带到芝加哥附近的阿贡国家实验室里,准确地测量出了陨石中的铅。帕特森把陨铁的铅同位素比值作为初始值,再把地球的平均铅同位素比值当作现今值,计算得到了一个41-46亿年的不错的估计。

石陨石测年

但他并没有停止努力,后来又找来一个石质陨石的样品。和铁陨石不同的是,石质陨石拥有较多铀。也就是说,它会有很多的铅来自于铀的衰变。如果测量到这两个铅含量组成迥异的样品,就可以计算出地球的准确年龄。

这就是铅-铅定年的一个巨大优越性:两个不同的衰变体系给了对方制约。铀238和铀235的比例是一个均一的值,所以只需要测量样品里的铅207和铅206。把所有样品画在一个铅207 和铅206的图上,同时形成的样品会落在一条直线上,也就是所谓的“等时线”。这些样品的年龄,便可以从斜率计算得到。

图注:帕特森1956年文章中所做的等时线图。铅204是铅的一种稳定同位素(不衰变),在同位素测量中被用作分母。就是用这条线,帕特森得到了地球的精确年龄:45.5±0.7亿年。

据BBC的报道今年发现的最古老的岩石是在加拿大西北部的艾加斯塔片麻岩,这块石头拥有40.3亿年的历史。在所有大洲都可以找到35亿年以上的岩石。格陵兰拥有伊苏瓦表壳岩石(37亿至38亿岁),而斯威士兰的岩石则为34亿至35亿年。澳大利亚的研究小组发现了地球上最古老的矿物谷物。这些微小的硅酸锆晶体具有长达43亿年的年龄,是迄今为止地球上发现的最古老的材料。这些矿物,称为锆石。加州大学伯克利分校描述放射性同位素是研究地球和生命历史时间的关键工具。

格拉斯哥大学化学教授保罗·布雷特曼写道:直到1926,当国家科学院通过辐射时间刻度,我们认为关于地球年龄的争议终于解决。这项决议的关键是改进的约会方法,其中纳入了质谱、取样和激光加热的新技术。由此产生的知识导致了目前的理论,地球的实际年龄是45.5亿岁。但最古老的锆石只有43亿岁,虽然现阶段的证据可以反驳像哈姆这样的创世论人,但是很大程度上地球的年龄还是被缩小了。然而,科学家们研究的不仅仅是地球上的岩石。正如华盛顿邮报科学记者萨拉·卡普兰指出的那样,即使是最古老的锆石也不如地球本身古老。

长久以来,人们相信地球有一个起源时间。但直到19世纪,随着地质学的发展,人类才对地球的年龄有了科学的估计。

开尔文的估算

在1862年,著名物理学家开尔文估算出了地球的年龄。开尔文假设地球是从一种完全熔融的状态开始的,通过估算地表温度的冷却时间,就能知道地球形成于何时。根据开尔文的计算,地球应该形成于2000万至4亿年前。

不过,开尔文大幅低估了地球的年龄。因为他没有考虑到地球内部的另一大热量来源——放射性热量。根据目前的估计,在地球内部的热量来源中,放射性热量和原始热量各站一半。另外,地球内部还存在热对流的现象,这也能够让地球温度的下降速度远低于开尔文的预估。

直到19世纪末20世纪初,居里夫妇发现了钋和镭两种放射性元素之后,地质学家意识到此前人们都低估了地球的年龄。如果考虑到放射性热量和热对流,地球年龄的估计在四十多亿年,这已经接近于现代测量结果。

放射性定年法

科学家进一步发现,放射性元素的半衰期非常稳定,不受外界的温度和压力的影响,因为这是由原子核自身结构所决定的。于是,利用放射性元素可以精确的测量地质年龄,这种方法被称为放射性定年法。

理论上,只要知道地球上最古老物体的年龄,就能知道地球的形成时间。在地球上,有一种矿物可以被用来测定地球的年龄,那就是含有铀、铅的锆石。铀可以衰变为铅,通过测量锆石中的铀铅同位素比值,就能知道锆石的年龄,这种方法被称为铀铅测年法。迄今为止,科学家发现的最古老锆石可以追溯到44亿年前,这意味着地球的年龄至少有44亿年。

不过,锆石并非地球上最古老的物体。因为地球形成时是熔融状态,锆石是在地球冷却一段时间之后才形成的,所以地球的实际年龄肯定会超过44亿年。

隐藏着早期太阳系信息的陨石

由于地球持续经历地质变迁,所以很难基于地球上的物质来精确测定它的年龄。但整个太阳系(包括行星、小行星)都是从同一团星云中形成的,小行星在形成之后迅速冷却,它们保留了早期太阳系的信息。如果这些小行星坠落到地球上,我们就能通过它们知道地球的形成时间。

由于陨石中主要包含铅元素,通过铅铅测年法,可以准备计算出地球的年龄。在上个世纪50年代,地质学家测量了5万年前坠落地球的一颗陨石的铅同位素比值,由此首次得出的地球年龄为45.5亿年,这与目前基于多种方法测出的地球年龄相一致。现如今,科学家对地球年龄的最精确估计为45.4亿年,不确定度不超过1%。

计算机吧

科学家采用的方法一共有三个步骤:

1.找到一块与地球同时期产生的陨石。这块陨石和地球都是同一个星云团的物质,也就是说陨石和地球是同源的。

2.运用放谢性同位素衰变的规律,根据陨石衰变的现状和程度,可以推出陨石的年龄。陨石的年就是地球的年龄。

3.目前科学家测定出地球的年龄在45亿年左右。

“地球的年龄是多少?”在400年前的欧洲,爱尔兰人詹姆斯·乌雪是这个问题的公认权威。有趣的是,他并非是一位科学家,而是一名大主教。因为在科学革命之前,“地球的年龄”问题是与创世神话联系在一起的,因此,“地球的年龄是多少?”最开始是一个神学问题而非科学问题。

  詹姆斯·乌雪担任过全爱尔兰天主教会的大主教,但对科学充满兴趣。他采用圣经年谱学的方法,把圣经上记载的重大历史事件按照时间顺序依次排列出来,同时他还查阅了很多非基督教古代历史文献,将与圣经上记载相同的事件一一标记年份。经过反复的比对和整理,乌雪在他1645年出版的著作《乌雪年表》中,根据当时流行的儒略历推算,认为整个世界被上帝创造于公元前4004年10月22日下午6时。

  在启蒙运动之后,基督教的权威已经摇摇欲坠了,后来的学者们纷纷采用更加科学的方法来推算地球的年龄。法国博物学家布丰收集到了很多史前古生物化石,根据这些化石的年份,布丰推测地球的年龄超过7万5000年。英国地质学家赫顿则提出了“均变论”,认为地球演化是一个复杂漫长的过程,而我们只能解释和分析每个地质时期的具体变化,但是无法推测起点和终点。这种地质渐变论的观点后来被赖尔发扬光大,成为了当时的主流观点。同为博物学家的达尔文推测一些地质变化的过程至少要经过三亿年,而地球的真实年龄说不定远大于此。

  当博物学家和地质学家们束手无策的时候,解答这个问题的重担落到了物理学家身上。19世纪50年代,由德国物理学家克劳修斯与英国物理学家开尔文勋爵分别提出的热力学第二定律已经成为了学界的共识。根据热力学第二定律,地球、太阳乃至整个宇宙都处在一种热量耗散的过程中。按照这个理论,地球在诞生之初是一个高热量的岩浆球,其温度随着时间不断降低,直到将热量完全耗散掉变得彻底冰冷死寂。这样一来,只要我们知道了地球的初始温度(也就是岩浆的温度)、岩层的导热系数以及地温梯度,我们就能根据公式计算出地球的年龄。

  开尔文在1862年发表了一篇名为《论地球的缓慢冷却》的文章,他将岩浆的温度设定为3870℃(实际上应该是700℃—1200℃),然后估算了导热系数与地温梯度的平均值。开尔文最终计算结果是9800万年,考虑到估算带来的误差,他提出地球的年龄大致在2000万年到4亿年之间。通过不断精确参数,开尔文在之后的几十年中不断地修订自己的计算结果,在1897年,他最终确定地球的年龄应该是2400万年。

  按照当时已知的物理学理论,开尔文的计算方法是不可动摇的。不但地质学家们无法反驳开尔文的观点,就连像达尔文这样伟大的博物学家也一度怀疑自己提出的物种演化理论。但是,开尔文的计算方法是建立在两个基本假设之上的。第一,地球内部没有其他热量来源。第二,地球内部是一个均质的固体。只要这两个假设是成立的,那么开尔文的计算方法就是无懈可击的。

  科学史上很多伟大的发现都来自于意外。1896年,法国物理学家贝克勒尔意外地发现铀盐能够让包在厚黑纸中的底片感光,证明铀能发射出一种有穿透性的射线,这是人类第一次观测到了放射性现象。在两年之后,著名的皮埃尔·居里和玛丽·居里夫妇从沥青铀矿提炼出了两种新的放射性的元素钋和镭,而在1903年,居里夫妇进一步检测到了镭元素在放射过程中会不断产生热量。与此同时,进入20世纪之后,科学家们通过研究地震波折射现象发现了地球内部并非均质的固体,而是分成地壳、地幔和地心。至此,开尔文计算地球年龄的两个假设全部被证伪了。

  历史性的转折发生在1904年。年逾八旬的开尔文勋爵参加了一场由英国皇家学会举办的物理学会议,早已成为物理学界权威的他受到了一位年轻物理学者的挑战,而这位挑战者正是开尔文晚年最得意的学生——当时年仅33岁的卢瑟福。卢瑟福在会议上作了关于放射性增温对估算地球年龄影响的报告,认为地球内部的放射性元素所产生的热量能够平衡地球自身的冷却。这一对师生代表了世纪之初发生的两种范式之间的交接,卢瑟福的研究从学理上推翻了开尔文的计算方法,为后来者们开辟了一种新的方法,即通过测定放射性元素的衰变过程来确定地球的年龄。在1907年,美国化学家博尔特伍德认为铅是铀放射衰变的最终产物,提出了“铀—铅测定方法”。在同位素被发现之后,这种方法被科学家们进一步优化,因为铀235和铀238会分别衰变为铅207和铅206,所以在理论上,只要我们知道一块岩石中铅和铀的比例,我们就可以计算出岩石的年龄。

  于是,解决问题的关键变成了寻找到和地球同时形成的岩石。地表上的岩石都经历过复杂的地质运动,而陨石来自于太阳中的小行星,这些小行星是和地球在同一时间形成的。在各种各样的陨石之中,陨铁的含铀量极低,这就意味着,铀衰变产生的铅微乎其微。因而,陨铁中的铅铀比例就与地球形成之初的比例近乎相等。美国地球化学家克莱尔·帕特森最终通过将陨铁中的铅铀比例设定为初始值,将地球岩石中平均的铅铀比例设定为最终值,计算得出地球的年龄在41亿—46亿年之间。精益求精的帕特森对自己的测量结果仍旧不满意,他又找来另一种和陨铁性质近乎相反的石质陨石,即初始含铅量极低,其中的铅都是由铀衰变而来。综合两个测定结果,帕特森在1956年最终得出地球的年龄为45.5±0.7亿年。

  科学研究终于告一段落,但故事并没有结束。在帕特森研究地球表面铅分布的时候,他惊人地发现,进入20世纪之后的自然界中的铅浓度增加速度陡然提升,远远高于过去几十亿年的积累速度。人类工业污染,特别是化石燃料的燃烧是这些铅的主要来源。意识到这点之后,帕特森将后半生的主要精力都投入到了环境保护事业中。对于整个宇宙来说,地球只是漂浮在宇宙中的一颗渺小行星,但是对于人类来说,地球是我们赖以为生的家园。每年的4月22日是世界地球日,这是一个为环境保护而设立的节日。科学理论能够计算地球这颗行星的年龄,但是作为我们家园的地球需要人类用爱和良知来守护。

地球诞生的时候有什么谁能知道或者有高等生命,或许有低等生物,如何了解历史,只能根据古籍、传说、考古来推论了解。

中国的古书《山海经》是中国志怪古籍,大体是战国中后期到汉代初中期的楚国或巴蜀人所作。也是一部荒诞不经的奇书。该书作者不详,古人认为该书是“战国好奇之士取《穆王传》, 杂录《庄》 、 《列》 、 《离骚》 、 《周书》 、 《晋乘》以成者” 。现代学者也均认为成书并非一时,作者亦非一人。《山海经》全书现存18篇,其余篇章内容早佚。原共22篇约32650字。共藏山经5篇、海外经4篇、海内经5篇、大荒经4篇。《汉书·艺文志》作13篇,未把晚出的大荒经和海内经计算在内。山海经内容主要是民间传说中的地理知识,包括山川、道理、民族、物产、药物、祭祀、巫医等。保存了包括夸父逐日、女娲补天、精卫填海、大禹治水等不少脍炙人口的远古神话传说和寓言故事。[1]

《山海经》也记载了中国古代神话、地理、植物、动物、矿物、物产、巫术、宗教、医药、民俗、民族等,反映的文化现象地负海涵、包罗万汇。除了保存着丰富的神话资料之外,还涉及到多种学术领域,例如:哲学、美学、宗教、历史、地理、天文、气象、医药、动物、植物、矿物、民俗学、民族学、地质学、海洋学、心理学、人类学……等等,可谓汪洋宏肆,有如海日。在古代文化、科技和交通不发达的情况下,《山海经》是中国记载神话最多的一部奇书,也是一部地理知识方面的百科全书。

传说一定就是荒诞不羁吗,不一定,难道古人的想象力丰富吗,也不一定。

地球文明

人类整体文明及其各分支文明之间的相互关系构成地球文明,地球主体文明经历了从中东神权文明、中华农业文明和欧洲近代工业文明到现代全球一体化。

  地球文明是指对应于外星文明而言的银河星系、太阳系的地球上的人类文明,人类文明经历了远古的人类起源、文明起源时期,从亚洲、欧洲与非洲的交界区域发展了最早的人类文明,然后经历了几千年的发展从旧大陆迁徙到新大陆,从区域各自隔离的文明社会到全人类的交通、通讯乃至教育、科技、经济等全球一体化时代,形成一个地球村或地球整体文明体系。

  有文字和文物记载的最早文明是非洲-亚欧洲旧大陆中心地带,东经白令海峡进入美洲形成玛雅与印加文明,西南到中非形成班图文明等。人类文明经历了埃及、巴比伦、印度(公元前1500年之前)时期,在公元前约500年形成的希腊(雅典时期)、犹太(波斯时期)、印度(佛教时期)、华夏(春秋时期)奠基了后来文明的文化基石,也就是四种典型的文化模式,分别在自然哲学、宗教律法、精神哲学、社会哲学等形成了人类文化的典范。

  约公元后500年在中国、欧洲产生了东方、西方两种典型文明模式,一是欧洲的宗教政治一体化,二是中华家国同构大一统,中华文明建立了人类最繁荣的农业文明,形成诸子百家争鸣与三教九流等学科分类体系。约公元后800年兴起的阿拉伯国家,架建了中、西方文明的桥梁,保存了希腊、罗马等古典文化,同时传播了中国文化、科技等,从而导致后来欧洲的东方文化热,以及形成了东西方文化的融会,导致了近现代科技、工业模式的形成,欧洲从东欧、南欧与北欧扩展到新西伯利亚、美洲与澳洲,在环太平洋形成欧亚文化新的融合时期。

那么之前呢?人类现有的技术只能探测到这一步,所以记录只是一个方面,没有记录的大有人在。

难不成还必须亲眼看着才能测?

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