如何確定地球的年齡

羅勝元 李培軍 鄧愛云

摘 要：與人類壽命相比，地球年齡十分古老，它的年齡證據(jù)保留在形成地殼的巖石中，這些巖石參與了地球的構(gòu)造旋回，熔融的巖石具有放射性元素，同位素衰變可作為地球的計(jì)時(shí)原子鐘。與地球同源的太陽(yáng)系隕石、月球巖石與地球相仿的年齡。此外，太陽(yáng)光球?qū)拥挠幸?guī)律的往復(fù)波動(dòng)——日震，通過了解太陽(yáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成，也可推斷出太陽(yáng)、地球的年齡。

關(guān)鍵詞：地球年齡;滴漏定年;巖石熔化溫度;放射性定年;日震年齡;鋯石;U-Pb

地球是非常古老的，根據(jù)最近的估計(jì)有45億年甚至更多。古代地球的證據(jù)主要保留在形成地殼的巖石中，巖石層就像漫長(zhǎng)而復(fù)雜歷史的記錄者，記錄了過去地表的信息，并埋藏了大量生命的痕跡——這些植物和動(dòng)物是從大約30億年前存在的有機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)化而來的。巖石中一旦熔融，就含有放射性元素，其同位素可作為地球提供了原子鐘記時(shí)，通過確定元素衰變前后同位素的相對(duì)數(shù)量，可以計(jì)算這些巖石的年齡。

因此，對(duì)巖層（地層）和化石（古生物學(xué)）的研究結(jié)果，加上地球原子鐘（地球年代學(xué)）測(cè)量的某些巖石的年齡，證明了地球是一個(gè)非常古老的星球！比起人類平均80年的壽命、類人物種400萬年的總存活時(shí)間，地球的年齡大得令人難以想象，圖1給出了在地球歷史中發(fā)生的一些重要事件。打個(gè)比方，如果將地球年齡縮至始于1月1日00：01分的單歷年，那么人類的首次出現(xiàn)是在12月31日16：40分，并且最年長(zhǎng)者（大約120歲）的出生時(shí)間不會(huì)早于12月31日23時(shí)59分59秒。

地球的年齡究竟有多大？人們是如何測(cè)定的？這是一個(gè)世界性的難題吸引了無數(shù)科學(xué)家的注意，他們做了很多次嘗試來計(jì)算地球的能量年紀(jì)大了，有的方法十分有趣。

1、早期地球年齡的探討

19世紀(jì)中期，人們認(rèn)識(shí)到地球的形成需要漫長(zhǎng)地質(zhì)過程，兩種計(jì)算地球年齡的"滴漏"方法開始流行。

1.1 滴漏定年法

1、海水鹽度法

科學(xué)家最先想到的是海水，1715年英國(guó)天文學(xué)家Sir Edmund Halley（發(fā)現(xiàn)彗星而聞名的哈雷爵士）首次提出利用海水鹽度來估算地球年齡的設(shè)想。海洋是在這顆行星形成不久之后形成的，因此它只比固體地球稍微年輕一點(diǎn)。他推斷，最初的海洋是純水而不是咸水，現(xiàn)今的鹽分來自亙古以來陸地上礦物質(zhì)隨水流溶解帶到海里而成的。如果知道溶解在海洋中的鹽的總量，以及陸地每年帶進(jìn)海水的鹽分總量，就能算出海鹽累積到今天的數(shù)量所需的時(shí)間，由海洋存在的年數(shù)大致知道地球的年齡。來自愛爾蘭的地質(zhì)學(xué)家John Joly利用這一方法計(jì)算出的結(jié)果是0.8-0.9億年。在當(dāng)時(shí)Joly的的計(jì)算支持了地質(zhì)學(xué)家們的觀點(diǎn)，他們認(rèn)為地球的年齡遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過幾百萬年，生物進(jìn)化論的Darwin和其他生物學(xué)家也支持地球遠(yuǎn)古的假設(shè)，他們預(yù)計(jì)要數(shù)億年才能完成化石記錄中明顯的有機(jī)進(jìn)化。

我們現(xiàn)在知道，海水鹽度法計(jì)算并不符合常理。Joly只是簡(jiǎn)單地假設(shè)：從地球形成時(shí)開始，由河流輸送到海洋的鹽分在海洋中累積的速率是不變的。他忽略了從海洋中移除鹽分的各種過程，如以蒸發(fā)鹽沉淀在地表的海鹽沉積物、海洋微生物形成的鈣質(zhì)或硅質(zhì)殼、海底噴發(fā)火山與海水的化學(xué)反應(yīng)、海洋飛沫攜帶鹽類等。即使運(yùn)用現(xiàn)在對(duì)海洋體積和鹽度的估計(jì)重復(fù)進(jìn)行Joly的計(jì)算，可以得到如下結(jié)果：

海洋中鹽的總量大概是5×1019 kg;

河流把鹽分輸送入海的速度是4×1012 kg/年;

所以地球的“年齡”是（5×1019 kg）/ （4×1012 kg/年）=13×106年;

擬合現(xiàn)今的參數(shù)計(jì)算的結(jié)果比Joly根據(jù)他對(duì)于世界河流徑流量、化學(xué)組成、海洋體積和鹽容量的知識(shí)估算的結(jié)果少一些。實(shí)際上，這種計(jì)算的“年齡”是鹽分留存在海洋中的平均時(shí)間長(zhǎng)度，被稱為停留時(shí)間，與地球形成的時(shí)間相差甚遠(yuǎn)。

圖2 現(xiàn)代海洋鹽度的垂直分布圖（在深層海洋，鹽度往往隨著深度增加。然而，由于蒸發(fā)的作用，鹽度的最大值出現(xiàn)在熱帶地區(qū)海洋表層。當(dāng)水蒸發(fā)時(shí)，鹽分就留在了海洋里。在蒸發(fā)量超過降水量的地方，在海洋表層有凈的水量損失，剩余的水中含鹽量就較高）

2、沉積速率法

第二種“滴漏”方法即為沉積速率法。同樣是來自愛爾蘭的地質(zhì)學(xué)家Samuel Haughton提出了沉積速率法來計(jì)算地球年齡。地球曾經(jīng)完全被水淹沒，其證據(jù)就是在內(nèi)陸高山上發(fā)現(xiàn)的海貝化石，沉積巖的結(jié)構(gòu)是一層層的，下部的巖石年代較上部遠(yuǎn)，通過研究某層巖石的沉積速度，就能計(jì)算出形成該層巖石所花費(fèi)的時(shí)間;再把各層巖石的形成時(shí)間都加起來，就可以估算出形成整個(gè)沉積巖地形所花費(fèi)的時(shí)間。但由于不同地方的沉積速度不一樣，用這種方法算出的地球年齡范圍很寬——從300萬年到24億年都有。

同樣，利用海底沉積物測(cè)定的方式嘗試進(jìn)行地球年齡計(jì)算也同樣面臨失敗。一方面，計(jì)算時(shí)并沒有考慮地層侵蝕時(shí)期的沉積速率——這一時(shí)期巖石并沒有被沉積下來，相反還會(huì)遭受剝蝕。如果忽略巖層沉積后會(huì)遭受剝蝕，單純的用計(jì)算出的地球的年齡乘以沉積速度，就會(huì)得出一個(gè)驚人的數(shù)字：海底應(yīng)該存在一層大約20km厚的沉積物，這將導(dǎo)致現(xiàn)在海底遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出海面。另一方面，一些非常古老的沉積物已經(jīng)無法辨認(rèn)，它們已經(jīng)通過造山等構(gòu)造作用轉(zhuǎn)化為火成巖和變質(zhì)巖。

1.2 化石與生物進(jìn)化方法

Charles Lyell試圖用化石來確定地球的絕對(duì)年齡。他比較了相繼較年輕的新生代地層中海洋軟體動(dòng)物所表現(xiàn)出的變化量，與更新世冰期開始以來所發(fā)生的變化量。Charles估計(jì)，自新生代開始以來已經(jīng)過去了8000萬年。實(shí)際上他驚人地接近了正確的數(shù)字，現(xiàn)代證據(jù)表明是6600萬。

然而，對(duì)于比新生代更古老的巖石，基于進(jìn)化速率的時(shí)間估計(jì)就十分困難。主要是由于部分化石消失了，一些滅絕生物的進(jìn)化速度也不知道。Charles計(jì)算的是生物產(chǎn)生的年齡，與地球的年齡相距甚遠(yuǎn)。

1.3 地球巖石的熔化溫度法

當(dāng)博物學(xué)家和地質(zhì)學(xué)家們束手無策的時(shí)候，解答這個(gè)問題的重?fù)?dān)落到了物理學(xué)家身上。19世紀(jì)50年代，由德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯與英國(guó)物理學(xué)家Lord William Thomson Kelvin（開爾文勛爵）分別提出的熱力學(xué)第二定律已經(jīng)成為了學(xué)界的共識(shí)。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，地球、太陽(yáng)乃至整個(gè)宇宙都處在一種熱量耗散的過程中。

18世紀(jì)70年代，法國(guó)的Buffon在實(shí)驗(yàn)過程中先把球體加熱到白熾的程度，然后在其冷卻的過程中用觸摸的辦法來估計(jì)熱的損耗率。根據(jù)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，他推測(cè)地球的年齡在7.5-16.8萬年之間。

1862年，Kelvin在愛丁堡皇家學(xué)會(huì)的一次會(huì)議上發(fā)表演講，猛烈抨擊采用“滴漏"方法估算地球年齡的地質(zhì)學(xué)家，并提出了地球巖石的熔化溫度法來測(cè)定地球年齡。開爾文發(fā)表了一篇名為《論地球的緩慢冷卻》的文章，認(rèn)為地球在誕生之初是一個(gè)熔巖球體，其溫度隨著時(shí)間不斷降低，如果能知道地球巖石的熔化溫度以及它們的冷卻速度，或許就能算出地殼固化所花的時(shí)間。他將巖漿的溫度設(shè)定為3870°C （實(shí)際上應(yīng)該是700-1200℃），然后估算了導(dǎo)熱系數(shù)與地溫梯度的平均值。Kelvin最終計(jì)算結(jié)果是9800萬年，考慮到估算帶來的誤差，他提出地球的年齡大致在2000萬年到4億年之間。但是物理學(xué)無法解釋為什么像太陽(yáng)這么個(gè)龐然大物可以連續(xù)燃燒幾千萬年以上，而又耗不盡其燃料。因此開爾文認(rèn)為太陽(yáng)及其行星必然相對(duì)年輕。通過不斷精確參數(shù)，開爾文在之后的幾十年中不斷地修訂自己的計(jì)算結(jié)果，在1897年，他最終確定地球的年齡應(yīng)該是2400萬年。按照當(dāng)時(shí)已知的物理學(xué)理論，開爾文的計(jì)算方法是不可動(dòng)搖的。不但地質(zhì)學(xué)家們無法反駁開爾文的觀點(diǎn)，就連像達(dá)爾文這樣偉大的博物學(xué)家也一度懷疑自己提出的物種演化理論。但是，開爾文的計(jì)算方法是建立在兩個(gè)基本假設(shè)之上的。第一，地球內(nèi)部沒有其他熱量來源。第二，地球內(nèi)部是一個(gè)均質(zhì)的固體。只要這兩個(gè)假設(shè)是成立的，那么開爾文的計(jì)算方法就是無懈可擊的。

2、放射性年齡測(cè)量

2.1 放射性年齡測(cè)量法的誕生

科學(xué)史上很多偉大的發(fā)現(xiàn)都來自于意外。1896年，法國(guó)物理學(xué)家Henri Becquerel意外地發(fā)現(xiàn)鈾鹽能夠讓包在厚黑紙中的底片感光，證明鈾能發(fā)射出一種有穿透性的射線，這是人類第一次觀測(cè)到了放射性現(xiàn)象。

在兩年之后，著名的Marie Curie和Pierre Curie（居里夫婦）從瀝青鈾礦進(jìn)行冗長(zhǎng)的處理、分離出兩種新的放射性的元素釙和鐳。而在1903年，居里夫婦進(jìn)一步檢測(cè)到了鐳元素在放射過程中會(huì)不斷產(chǎn)生熱量。與此同時(shí)，進(jìn)入20世紀(jì)之后，科學(xué)家們通過研究地震波折射現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)部并非均質(zhì)的固體，而是分成地殼、地慢和地心。至此，Kelvin計(jì)算地球年齡采用的地球巖石的熔化溫度法兩個(gè)假設(shè)前提全部被證偽。

1904年，Ernest Rutherford在會(huì)議上作了關(guān)于放射性增溫對(duì)估算地球年齡影響的報(bào)告，認(rèn)為很少量的放射性元素里就儲(chǔ)備著巨大的能量，其所產(chǎn)生的熱量能夠平衡地球自身的冷卻。此外，他還發(fā)現(xiàn)在放射性衰變過程中，一種元素變成了另一種元素——比如今天你手里有一個(gè)鈾原子，明天它就成了一個(gè)鉛原子。這一發(fā)現(xiàn)非同尋常的，如同煉金術(shù)一樣震驚世界。Ernest Rutherford的研究從學(xué)理上推翻了開爾文的計(jì)算方法，他很快意識(shí)到，如果能通過測(cè)量巖石中的鈾和氦的數(shù)量來確定鈾產(chǎn)生的速率，那么只需相對(duì)簡(jiǎn)單的計(jì)算就能表明氦的累積所需的時(shí)間，由此也就能確定巖石的年齡。1905年Rutherford成為通過放射性衰變測(cè)定巖石年齡的第一人，他由此測(cè)定的地球年齡為4000萬年。遺憾的是，他的測(cè)量方法有一個(gè)重要缺陷：鈾衰變產(chǎn)生鉛和氦，氦是一種氣體，它會(huì)從巖石中逃逸，這意味著來自放射性衰變的氦中只有很小一部分會(huì)被測(cè)量到，由此獲得的年齡測(cè)定值只可能是最小值。

在1907年，美國(guó)化學(xué)家博爾特伍德在檢測(cè)了包含鈾的巖石并注意到，與氦一起，還有大量鉛存在。1910年冬季，霍姆斯檢測(cè)了17種礦物質(zhì)的鈾和鉛的含量，檢測(cè)結(jié)果結(jié)合博爾特伍德的認(rèn)識(shí)讓霍姆斯作出結(jié)論：鉛的確是鈾的最終衰變產(chǎn)物，這樣就可能通過測(cè)量巖石中的鉛而非氦的數(shù)量來獲得巖石的年齡。自此，一種確定巖石年齡的可靠技術(shù)被找到，并一直被采用，這就是“鈾-鉛測(cè)定方法”。霍姆斯測(cè)定的地球最大年齡是16.4億年，他還證明了地球年齡不可能低于這個(gè)數(shù)值。在同位素被發(fā)現(xiàn)之后，這種方法被科學(xué)家們進(jìn)一步優(yōu)化。在理論上，只要知道一塊巖石中鉛和鈾的比例，就可以計(jì)算出巖石的年齡。

2.2 放射性同位素的衰變與定年理論

放射性同位素是具有放射性的核素，是一種原子核不穩(wěn)定的原子，在釋放出某種粒子和射線后變?yōu)榉€(wěn)定的無放射性的其他原子。例如鈾元素（U）有三種天然同位素，234U、235U和238U，其中234U是穩(wěn)定同位素，235U和238U則是放射性同位素，經(jīng)過一系列的衰變，分別形成穩(wěn)定的207Pb和206Pb。放射性同位素在相同的時(shí)間以固定的比例進(jìn)行衰變，放射性元素235U它的半衰期約為7.04億年，這意味著7.04億年后，只有一半（50%）的原始235U將被保留下來。又過了7.04億年，剩下的又會(huì)衰變一半，因此14.08億年后巖石含有只有25%的235U和75%的207Pb。這就是著名的半衰期，半衰期不受外界的影響，已經(jīng)被精確的測(cè)定，如238U衰變?yōu)?06Pb的半衰期為45億年，235U衰變?yōu)?07Pb的半衰期為7.04億年。第三種鉛的同位素為204Pb，不是由放射性衰變生成的，可在測(cè)量中用作對(duì)比。

哈里森.布朗（Harrison Brown）推導(dǎo)出放射性同位素衰變的時(shí)間公式，以238U衰變?yōu)?06Pb為例：

其中，λ是衰變速率常數(shù)，t是時(shí)間，206Pbi 和206Pbt分別代表206Pb元素在形成時(shí)的原始含量和經(jīng)過t之后的含量，238Ut為238U元素經(jīng)過t時(shí)間衰變之后剩余含量。傳統(tǒng)的U-Pb定年理論上只需要測(cè)試出現(xiàn)今238Ut和206Pbt的含量，以及確定樣品衰變前原始的206Pbi含量就可計(jì)算出該樣品的年齡。

更準(zhǔn)確的計(jì)算方法是Pb-Pb測(cè)年方法，由于不同巖石中U/Pb比率不同，甚至在同一巖石中，不同礦物的U/Pb比率也不同，因此很難確定最初的U/Pb比率。通過采用元素的多種同位素方法，能夠避免這個(gè)問題。通過高精度的質(zhì)譜儀測(cè)量現(xiàn)今樣品中207Pb、206Pb和204Pb三種Pb同位素的豐度，然后在一個(gè)坐標(biāo)軸上畫出206Pb/204Pb的比率，在另一個(gè)坐標(biāo)軸上畫出207Pb/204Pb的比率，獲得等時(shí)線圖（圖*）。Pb-Pb定年除了測(cè)定現(xiàn)今現(xiàn)今樣品中207Pb、206Pb和204Pb三種Pb同位素的豐度之外，依然需要確定樣品最初形成時(shí)的206Pbi同位素比值。

盡管早在1904年春，Rutherford就提出了利用放射性測(cè)定年代的設(shè)想，即現(xiàn)今的衰變計(jì)算法，也要等幾十年以后我們才得出地球的真正年齡，科學(xué)已經(jīng)走上正軌，但仍然任重而道遠(yuǎn)。

2.3 鋯石中Pb含量測(cè)定

并不是任意巖石都可以次方法來定年，樣品衰變前原始的206Pbi含量早就被長(zhǎng)期而持續(xù)的衰變湮沒在復(fù)雜的礦物轉(zhuǎn)變之中。一個(gè)很不錯(cuò)的方案是尋找鉛元素的初始含量為零的巖石/礦物，因?yàn)樗械你U元素都是由鈾元素衰變而來。而這樣的系統(tǒng)在地球上恰好存在，比如巖石中常見的副礦物鋯石是理想的定年礦物。

鋯石（英文名稱zircon）是一種硅酸鹽礦物，化學(xué)式是ZrSiO4，廣泛存在于酸性火成巖，也產(chǎn)于變質(zhì)巖和其他沉積物中。鋯石是一種很堅(jiān)硬的礦物，它的晶體結(jié)構(gòu)對(duì)鉛非常不友好，卻不排斥鈾。在巖漿冷卻結(jié)晶形成鋯石的時(shí)候，初始鉛含量極低而富含鈾元素，因此可以基本當(dāng)做初始的鉛含量為零。

Harrison Brown教授很早就意識(shí)到鋯石用來定年的特殊性，然而尋找合適的鋯石以期測(cè)試的Pb含量接近0，這一看似簡(jiǎn)單的任務(wù)依然耗費(fèi)了Harrison Brown教授和他的學(xué)生Claire Patterson將近7年的光陰。Claire Patterson在測(cè)試過 Pb含量程中沮喪的發(fā)現(xiàn)，不管他多么小心，重復(fù)多少次實(shí)驗(yàn)，只要樣品接觸空氣，測(cè)量到的鉛含量總是出乎意料的多，這與鋯石富鈾貧鉛的理論相互矛盾。直到后期他才知到，實(shí)驗(yàn)失敗的主要原因是環(huán)境中無處不在的鉛污染。

Claire Patterson自1953年起開始研究鉛在自然界的分布，先后測(cè)量了大洋海水、海底沉積物、南極冰芯，甚至埃及的木乃伊。大氣中有大量的鉛，淺層海水的鉛濃度是深層海水的幾百倍，人類的血鉛含量是古代的將近600多倍…鉛的來源？為何會(huì)有如此大的差異？直到從格陵蘭島采集的古老的原始冰芯才解開了他的疑惑，不同深度的冰層在不同歷史時(shí)期形成，其含有的鉛含量則代表了當(dāng)時(shí)大氣中的Pb濃度。Patterson測(cè)量了古羅馬時(shí)期、工業(yè)革命時(shí)期以及1920年時(shí)冰層中Pb含量，令他驚訝的發(fā)現(xiàn)，在1920年之后形成的冰心樣本中鉛的濃度驟然上升了近千倍。重金屬元素Pb印證著人類歷史進(jìn)入工業(yè)文明，被后人稱為“文明功臣，健康惡魔”。大氣中鉛90%來源于早期汽油里廣泛添加的抗爆劑——四乙基鉛，這些鉛隨著尾氣排放到大氣里。少部分則來源于采礦、冶煉和工業(yè)活動(dòng)排出的含鉛廢水、廢氣和廢渣。這些劇增的Pb含量存在于地球的每一個(gè)角落，成為二十世紀(jì)最大的環(huán)境危機(jī)之一，沙漠、冰川、甚至世界屋脊珠穆朗瑪峰地區(qū)大氣氣溶膠樣品中鉛（Pb）濃度都存在超標(biāo)。自然界鉛含量劇增也深刻影響了人類社會(huì)，空氣、水體、部分根莖食物中的Pb通過食物鏈循環(huán)，導(dǎo)致1923年（四乙基鉛開始商業(yè)生產(chǎn)）人體血液中Pb含量可達(dá)到古代人體的625倍，面臨嚴(yán)重的健康問題——鉛會(huì)積累在骨頭和血液里。直到1986年之后美國(guó)才全面禁止銷售含鉛汽油，其他國(guó)家陸續(xù)跟進(jìn)，兒童的血鉛含量才逐年下降。

鋯石中Pb含量測(cè)定成功直接促使同位素超凈實(shí)驗(yàn)室（Isotope Super clean laboratory）的誕生，實(shí)驗(yàn)操作人員通過穿戴專業(yè)無塵防護(hù)服，使用高精度的化學(xué)試劑，以及超凈化學(xué)前處理工作間和樣品制備室，等來避免自然界中的Pb污染。

2.4 尋找地球最古老的鋯石

在建立超凈金屬同位素實(shí)驗(yàn)室過程中，科學(xué)家通過不斷完善的、嚴(yán)格的凈化措施已經(jīng)基本上杜絕了自然環(huán)境中的Pb污染，隨后通過不斷尋找、挑選鋯石礦物進(jìn)行測(cè)試，直接確定地球年齡似乎指日可待，可接下來的問題依然讓科學(xué)家舉步維艱：如何找到極其古老的巖石，以便地球誕生之初的鋯石？

地球在形成之初便聚集了大量的物質(zhì)，因此積蓄了巨大的內(nèi)部能量。這些能量驅(qū)動(dòng)的板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以及太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的地表作用，使得地球的不同圈層之間不停地進(jìn)行著物質(zhì)的循環(huán)。而這種物質(zhì)循環(huán)極有可能將地球形成之初的元素痕跡能遷移到深層，或完全破壞掉。含鋯石的礦物種類繁多，和所有礦物一樣，也參與了地球物質(zhì)循環(huán)，也就是說組成地球原始地殼的含鋯石巖石和礦物并沒有被保存下來！這種全球范圍內(nèi)的巖石尋找猶比大海尋針。在20世紀(jì)40年代末，人們對(duì)地球板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)還知之甚少。

經(jīng)過科學(xué)家堅(jiān)持不懈的尋找與檢測(cè)，科學(xué)家選找到了一些古老的巖石。迄今發(fā)現(xiàn)的地球上最古老的巖石是加拿大西北部的Acasta Gneisses巖石（40.3億年），西格陵蘭島的Isua Supracrustal巖石（37-38億年），以及北美明尼蘇達(dá)河谷和密歇根州北部巖石（35-37億年）和西澳大利亞州（34-36億年）。這些發(fā)現(xiàn)的最古老巖石的共同特點(diǎn)是，它們不是來自任何"原始地殼"，而是熔巖流和沉積在淺水中的沉積物，這表明地球歷史在這些巖石沉積之前就開始了。

1983年在澳大利亞西部Jack Hills 地區(qū)，科學(xué)家在砂巖中找到了幾顆特殊的鋯石礦物顆粒，這些鋯石可能是由附近的花崗巖風(fēng)化、侵蝕而成，并與石英和其他碎屑顆粒一起被河流沉積而成。采用標(biāo)準(zhǔn)年代測(cè)量手段可以追蹤年代的最古老的礦物是約44億年前的少量鋯石，這已經(jīng)是通過地球物質(zhì)測(cè)定的最古老的地球年齡了。

2.5 天外來的鋯石

由于地球上古老巖石難以尋覓，Claire Patterson突然意識(shí)到，他可以利用地球之外的巖石，從而繞開缺少地球古老巖石的問題。他把注意力轉(zhuǎn)向隕石。

流星體進(jìn)入地球大氣，如果未燃燒殆盡，可能有剩余的固體物質(zhì)掉落地面，即被稱為隕石或隕星。近百年里，全世界收集到的目擊隕石有1100多次，但是絕大部分掉進(jìn)了海洋、森林、沙漠、冰川、湖泊等人跡罕至的地方，真正被發(fā)現(xiàn)并不多，但足以讓科學(xué)家研究隕石的秘密。

天文科學(xué)家認(rèn)為，包括太陽(yáng)、地球，以及太陽(yáng)系大量存在的隕石是由同一片星云冷卻凝聚形成，形成于相同的時(shí)間，并具有相同的同位素組成。太陽(yáng)系隕石具有其特殊性，一方面，隕石攜帶了太陽(yáng)系形成時(shí)的物質(zhì)，與地球同源。換言之，隕石以及太陽(yáng)系其他天體的年齡也就基本等于地球的年齡。另一方面，隕石多是巖石和金屬的碎片，在撞擊地球之前已經(jīng)在太陽(yáng)系中漂浮了數(shù)十億年。落入地表之后，由于體型相對(duì)行星小的多，形成后熱能迅速散失，內(nèi)部物質(zhì)無法循環(huán)，與外部也沒有物質(zhì)和能量上的交換，可以看作一個(gè)孤立、封閉的系統(tǒng)，而隕石內(nèi)初始的同位素，也就在這個(gè)封閉系統(tǒng)衰變至今。這些最原始的隕石被稱為球粒隕石，球粒隕石的年代測(cè)定給地球年齡確定了上限，被認(rèn)為是與整個(gè)太陽(yáng)系同時(shí)形成的。

尋找落入地球的太陽(yáng)系隕石，給地質(zhì)學(xué)家測(cè)定地球年齡的打開了新的大門。太陽(yáng)系隕石碎片在地球的各個(gè)角落都發(fā)現(xiàn)，尤以南極洲發(fā)現(xiàn)的最多。冰的緩慢流動(dòng)、融化使隕石聚集在某些特定地區(qū)，從而使它們?nèi)菀妆话l(fā)現(xiàn)。地球上已知的礦物有5000多種，巖石中常見的有二三十種。目前在隕石中發(fā)現(xiàn)的礦物只有200多種，絕大多數(shù)和地球礦物相同。隕石中最常見的是橄欖石、輝石、長(zhǎng)石這三種硅酸鹽礦物和鐵紋石、鎳紋石這兩種金屬礦物，其他礦物含量非常少。通過測(cè)定橄欖石、輝石、長(zhǎng)石三者比例就能基本確定隕石類型了，也可以將隕石與地球巖石區(qū)分開。

1953年Claire Patterson采集了美國(guó)亞利桑那州“流星隕石坑”中的Canyon Diablo球粒隕石，這一隕石坑直徑達(dá)1.2公里。這些球粒隕石被認(rèn)為是太陽(yáng)系內(nèi)最原始的物質(zhì)，是從太陽(yáng)系胚胎星云匯總直接凝聚出來的產(chǎn)物，它們的平均化學(xué)成分就代表了太陽(yáng)系的化學(xué)成分。利用放射性同位素的衰變規(guī)律，Claire Patterson測(cè)定隕硫鐵中的238U/204Pb僅為0.025，說明這個(gè)隕石幾乎不含任何鈾，鈾衰變產(chǎn)生的鉛微乎其微，因而可以將該隕石的鉛同位素比值作為隕石初始的鉛同位素比值，將地球巖石中平均的鉛鈾比例設(shè)定為最終值，計(jì)算得出地球的年齡在41-46億年之間。

1956年精益求精的Claire Patterson對(duì)自己的測(cè)量結(jié)果仍舊不滿意，他又找來另一種和隕硫鐵性質(zhì)近乎相反的石質(zhì)隕石，即初始含鉛量極低，其中的鉛都是由鈾衰變而來。他將包括Canyon Diablo隕石在內(nèi)的5個(gè)隕石的206Pb/204Pb和207Pb/204Pb投在坐標(biāo)圖上形成一條直線，根據(jù)直線的斜率計(jì)算出地球的年齡為45.49億年。下圖中的虛線展示了鉛同位素的演化軌跡，三條直線稱為等時(shí)線（Isochrone），顧名思義，每條線代表不同的年齡，而這條線上每個(gè)點(diǎn)則代表相同的年齡。

綜合兩個(gè)測(cè)定結(jié)果，帕特森在1956年最終得出地球的年齡為45.5±0.7億年。他的研究結(jié)果“Age of meteorites and the earth”（隕石與地球的年齡）1956年發(fā)表于地球化學(xué)與宇宙化學(xué)學(xué)報(bào)上，這與目前公認(rèn)的地球年齡十分接近。以深海沉積物為代表的地球鉛同位素比值也正好落在這條45.49億年的等時(shí)線上，充分證明了地球與隕石同源。

圖7? Pb同位素等時(shí)線圖，圖中圓點(diǎn)顯示的是球粒狀隕石樣本的鉛同位素比率。所有數(shù)據(jù)點(diǎn)都位于一條直線上，表明這些隕石具有相同的年齡。根據(jù)直線的斜率，可知這些隕石的年齡為45.5億年。

除了研究落入地球的隕石之外，十九世紀(jì)中葉開始的阿波羅登月計(jì)劃成功獲得了月球巖石，為間接測(cè)量地球年齡開辟了新的途徑。1971年7月31日美國(guó)航天局NASA發(fā)射的阿波羅15號(hào)飛船在月球地表的一個(gè)斷面“哈得利月溪”上，宇航員采集到了一塊閃閃發(fā)光，有很多微小晶體的巖石，這些巖石標(biāo)本被拿回地球以后，科學(xué)家們?nèi)绔@至寶，因?yàn)檫@塊從月球上采集的巖石樣本告訴了有關(guān)月球起源的信息。月球表面巖石可以直接用來定年，是因?yàn)樵虑蛏蠜]有大氣和水，也沒有板塊作用，這種巖石在月球上有極大幾率保存下來。地球上就很難保存那么長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)榈厍虻膸r石圈其實(shí)也在緩慢的循環(huán)。利用Pb-Pb同位素定年法，這些巖石的年齡差別很大，在33-44.7億年，反映了它們不同的形成年齡和隨后的歷史。其中最古老的月球巖石的年代44.7億年，是在月球高地收集的，它們代表了月球的原始地殼。月球?qū)嶋H年齡可能比44.7億年還老，因?yàn)榭茖W(xué)家沒有確切的證據(jù)保證找到的是最老的月球巖石。

3、日震年齡測(cè)量

太陽(yáng)是由熾熱的氣體組成的巨大球體，自誕生以來，其內(nèi)部就一直在進(jìn)行著把氫聚合成氦的核聚變。日震年齡測(cè)定法起源于十九世紀(jì)60年代，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)表面在有規(guī)律地振蕩，即日震。日震波的傳播與太陽(yáng)的組成，特別是太陽(yáng)中心的氦和氫的相對(duì)含量有關(guān)，通過日震測(cè)定太陽(yáng)中心氦的含量，就可以計(jì)算出太陽(yáng)的年齡。該認(rèn)識(shí)的理論推斷為：太陽(yáng)系是由同一片星云冷卻凝聚形成（凝聚方式未知），太陽(yáng)系內(nèi)其他天體的年齡也就基本等于地球的年齡。

3.1 元素吸收光譜研究太陽(yáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

當(dāng)白光通過棱鏡時(shí)，它會(huì)分裂成七種組成顏色（彩虹的七種顏色），這就是通常所說的光譜。德國(guó)驗(yàn)光師Joseph Von Fraunhofer（約瑟夫·馮·弗勞恩霍夫）用一種叫做光譜儀的特殊儀器，在陽(yáng)光下進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)，他在光譜中發(fā)現(xiàn)了黑線。人們很快意識(shí)到這些黑線代表光譜中缺失的顏色（更具體地說，是波長(zhǎng)），而這些缺失是因?yàn)樘?yáng)內(nèi)部和周圍的元素吸收了這些特定波長(zhǎng)的光。每一種元素都吸收光譜中與它的原子中發(fā)生的電子傳輸相對(duì)應(yīng)的特定波長(zhǎng)。因此，這些黑線表示某些元素的存在，如氫、鈣和鈉，因?yàn)樗鼈兇砹诉@些特定元素吸收的波長(zhǎng)。這是一項(xiàng)非常簡(jiǎn)單而有效的技術(shù)，為發(fā)展更先進(jìn)的測(cè)量太陽(yáng)成分的儀器奠定了基礎(chǔ)。

基于特定元素的光譜吸收特點(diǎn)，結(jié)合地面望遠(yuǎn)鏡和衛(wèi)星等多方面獲得的信息，科學(xué)家們通常將太陽(yáng)分成六層：光球?qū)邮俏覀兡苤苯佑^察到的最深的一層，顆粒和氣泡氣體覆蓋了光球?qū)拥拇蟛糠?。色球?qū)邮枪馇驅(qū)拥南乱粚樱彩翘?yáng)耀斑的來源。再下一層是日冕，肉眼無法看到，但可以用日冕望遠(yuǎn)鏡觀察到。以上三層構(gòu)成了人類肉眼可見的區(qū)域。最內(nèi)層的核心是太陽(yáng)最內(nèi)部的區(qū)域，富含氫和氦，所有的能量都是通過核反應(yīng)產(chǎn)生。核心之上為輻射區(qū)，充滿了宇宙射線和充滿能量的光子。輻射區(qū)之上為對(duì)流層，從大約20萬公里的深處一直延伸到恒星的可見表面，光子是在對(duì)流層表面產(chǎn)生，也叫做光球?qū)印?/p>

然而，元素吸收光譜有其局限性，只能測(cè)量太陽(yáng)表面的成分，而不能測(cè)量太陽(yáng)核心的成分。太陽(yáng)核心的輻射主要由粒子組成，比如中微子，它們?cè)谔?yáng)表面發(fā)出的光的背景下運(yùn)動(dòng)，因此不能用標(biāo)準(zhǔn)的光譜設(shè)備檢測(cè)到。因此，新一代具備靈敏光傳感器的天文儀器被研發(fā)出來，如日本Kamiokande Observatory（日本上岡天文臺(tái)），用來識(shí)別這些粒子，這些粒子產(chǎn)生于太陽(yáng)核心的核聚變反應(yīng)，其特殊的震動(dòng)反映了太陽(yáng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，被稱之為“日震”。

3.2 日震學(xué)研究太陽(yáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

地震是我們地球上破壞力最大的自然災(zāi)害之一，每年約有500萬次大大小小的地震。有趣的是，這種頻繁的震動(dòng)并非地球獨(dú)有，而是大部分星體都存在的一種普遍現(xiàn)象。1970年，美國(guó)著名天文學(xué)家萊頓發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)上也有類似地震的震動(dòng)現(xiàn)象，這是人類第一次發(fā)現(xiàn)“日震”現(xiàn)象。

科學(xué)家研究太陽(yáng)內(nèi)部的另一種方法是日震學(xué)（Helioseismology）?？茖W(xué)家們通過研究從內(nèi)部發(fā)出的聲波來聆聽太陽(yáng)的聲音。NASA的太陽(yáng)和日球觀測(cè)臺(tái)以不同的頻率記錄振動(dòng)，并在斯坦福物理實(shí)驗(yàn)室使用合適的技術(shù)將振動(dòng)轉(zhuǎn)換成聲音。這些聲波在光球?qū)觾?nèi)部的反射會(huì)使表面產(chǎn)生輕微的振動(dòng)和移動(dòng);光球?qū)拥纳仙拖陆悼梢杂脤ｉT的技術(shù)來測(cè)量，以提供有關(guān)太陽(yáng)內(nèi)部物質(zhì)密度和運(yùn)動(dòng)的信息。通過研究太陽(yáng)表面運(yùn)動(dòng)性質(zhì)來探索太陽(yáng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法，它與地震學(xué)家根據(jù)地震時(shí)地殼的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)來了解地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)相似。

1960年，加州理工學(xué)院的科學(xué)家們偶然，可以通過太陽(yáng)表面的運(yùn)動(dòng)來探測(cè)太陽(yáng)內(nèi)部，他們本來打算研究太陽(yáng)表面熱氣體的無規(guī)（或混沌）運(yùn)動(dòng)。但是，直到1980年代多普勒效應(yīng)的測(cè)量技術(shù)的革新，這一研究才得以深入。

多普勒效應(yīng)顯示，太陽(yáng)表面上離我們而去的小塊發(fā)來的光產(chǎn)生微小的紅移，也使太陽(yáng)表面上向著我們而來的小塊發(fā)來的光產(chǎn)生微小的藍(lán)移。當(dāng)太陽(yáng)表面的某個(gè)小塊在里外方向振動(dòng)時(shí)，該小塊發(fā)來的光的多普勒效應(yīng)便發(fā)生有韻律和規(guī)則的變化。

加州理工學(xué)院的研究小組發(fā)現(xiàn)，多普勒效應(yīng)顯示，太陽(yáng)表面小塊的振動(dòng)是斷斷續(xù)續(xù)的，它大致半小時(shí)內(nèi)在里外方向振動(dòng)五或六次然后停止，速度大約是500m/s，總位移約50km，這一運(yùn)動(dòng)距離相當(dāng)于太陽(yáng)直徑的2%。起初，這些振動(dòng)似乎是純粹的局部現(xiàn)象，但在1970年代，幾位天文學(xué)家獨(dú)立提出，每一個(gè)這種短壽命的局部振動(dòng)實(shí)際上可以更好地解釋為數(shù)百萬個(gè)較小振動(dòng)合成的結(jié)果，這些小振動(dòng)就是陷在太陽(yáng)內(nèi)部并使太陽(yáng)表面像鐘一樣鳴響的聲波。一連串的5分鐘振蕩實(shí)際上是數(shù)百個(gè)周期在大約3分鐘到1小時(shí)的不同振動(dòng)頻率的疊加。

太陽(yáng)就像沙暴中的一只鐘，不斷地被細(xì)小的沙粒撞擊，不斷地有新的振動(dòng)產(chǎn)生和舊的振動(dòng)消失。最終的混合聲調(diào)（可能是起初的無規(guī)振動(dòng)造成的）很像在大鋼琴蓋上亂敲一氣時(shí)聽到的聲音——毫無規(guī)律的敲擊使得鋼琴的每根弦以其固有頻率振動(dòng)，發(fā)出一個(gè)單純音符，所有弦的單純音符合在一起，成為名副其實(shí)的和弦，這就是你聽到的輕柔的鋼琴聲。

太陽(yáng)內(nèi)部的波確實(shí)是與教堂管風(fēng)琴管道內(nèi)部振動(dòng)的聲波一樣的聲波，它們合在一起有規(guī)則地對(duì)太陽(yáng)表面進(jìn)行擾動(dòng)。由于聲波在太陽(yáng)內(nèi)部的傳播速率隨深度而變，太陽(yáng)的深層比表層更熱，也比表層更密，因而聲波在深層的傳播速率較高。當(dāng)聲波從太陽(yáng)表面折返向下傳播時(shí)，聲波的運(yùn)動(dòng)速度將增快，然后再太陽(yáng)對(duì)流層向上彎曲并返回到表面。然而波不能從表面逃走，于是便像光線在鏡子上反射那樣，又從表面折返回太陽(yáng)內(nèi)部。隨著這個(gè)過程的重復(fù)，波便繞著太陽(yáng)往返、重復(fù)地潛入對(duì)流層然后折回表面。每個(gè)波下潛的深度，因而也就是每次往返翻越的表面距離，取決于振動(dòng)的波長(zhǎng)。在大多數(shù)情況下，繞著太陽(yáng)反彈的波最終衰減、消失而不會(huì)對(duì)表面產(chǎn)生可察覺的影響。這一震蕩的氣體就像波浪一般，循環(huán)往復(fù)，使得太陽(yáng)表面形成一片火海。

但有些情況下，每個(gè)波往返的距離正好是太陽(yáng)周長(zhǎng)的整數(shù)分之一。這時(shí)，盡管波繞太陽(yáng)一周可能來往6個(gè)或12個(gè)或600個(gè)往返，但它總是在開始的地方結(jié)束，然后重復(fù)它的旅程。在波的整個(gè)存在期間，它總是在表面的同一些小塊上反射，每經(jīng)過一個(gè)小塊就給它一次有韻律的推動(dòng)。這種波叫做"駐波" ，它與撥動(dòng)吉他弦或吹奏風(fēng)琴管發(fā)出單純音符的駐波完全相同。

通過分析風(fēng)琴管的音符，經(jīng)驗(yàn)豐富的樂器家就能算出管子的尺寸。同樣，通過分析駐波繞太陽(yáng)一周產(chǎn)生的表面“音符”，天體物理學(xué)家不用看太陽(yáng)表面以下部分就能夠算出太陽(yáng)深層的條件。由于太陽(yáng)是一個(gè)貨真價(jià)實(shí)的三維物體，而不是風(fēng)琴管那樣的線性管子，所以太陽(yáng)內(nèi)部條件的計(jì)算要復(fù)雜些，但原理則完全一樣。某個(gè)特定振動(dòng)模式的總效果可想像一個(gè)用黑白相間六邊形制成的足球來說明（真正的足球是用五邊形和六邊形混合制成的，但我們忽略這些細(xì)微區(qū)別）。每個(gè)黑六邊形代表太陽(yáng)上一個(gè)向內(nèi)運(yùn)動(dòng)（離開我們而去）的小塊，每個(gè)白六邊形代表太陽(yáng)上一個(gè)向外運(yùn)動(dòng)（向著我們而來）的小塊。于是大約2.5分鐘后，整個(gè)圖像將反過來，即原來向外運(yùn)動(dòng)的區(qū)域變成了向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，反之亦然。由于聲波的傳送是基本穩(wěn)定的，所以太陽(yáng)的日震也具有了可觀測(cè)的規(guī)律性，依據(jù)表面振動(dòng)模式的詳細(xì)觀測(cè)資料和數(shù)學(xué)處理方法，就能夠解釋這一規(guī)律。

實(shí)際觀測(cè)結(jié)果表明，每個(gè)單獨(dú)的振動(dòng)只能使太陽(yáng)表面以幾十厘米每秒的速率向內(nèi)和向外運(yùn)動(dòng)幾十米（太陽(yáng)的直徑超過100萬公里）。正是這些數(shù)以百萬計(jì)的小振動(dòng)的聯(lián)合影響，產(chǎn)生了1960年首次觀測(cè)到的較大的短期的振動(dòng)。聲波通過對(duì)流層運(yùn)動(dòng)的方式依賴于對(duì)流層的溫度和深度，也依賴于它的物質(zhì)成分。日震學(xué)表明，太陽(yáng)外區(qū)是由75%的氫和25%的氨組成的，這和天體物理學(xué)家預(yù)期的一致，但對(duì)流層卻比天體物理學(xué)家以前得到的要略為深些，它從表面向下延伸約20萬公里，大致占有從太陽(yáng)表面到中心距離的30%。部分聲波通過了太陽(yáng)輻射區(qū)和很深的核心，能提供有關(guān)太陽(yáng)中心區(qū)域正在發(fā)生著的太陽(yáng)核聚變反應(yīng)，也是太陽(yáng)中微子的發(fā)源地的各種條件（特別是溫度）的信息。

日震學(xué)已成為探測(cè)太陽(yáng)的極其重要的手段，人們?yōu)榱四艹掷m(xù)監(jiān)測(cè)太陽(yáng)，在南極、人造衛(wèi)星上建設(shè)了不受天氣、晝夜影響的全球日震觀測(cè)站網(wǎng)，具有重要的研究意義。

3.3 日震年齡測(cè)量

對(duì)于單一的恒星來說，很難根據(jù)其亮度與溫度獲取太多信息。因?yàn)檫@些性質(zhì)在其生命90%的時(shí)間里基本保持不變，恒星年齡的唯一可行辦法是研究星團(tuán)，星團(tuán)的優(yōu)勢(shì)很明顯，即所有質(zhì)量的恒星幾乎都在同一時(shí)間形成，組成物質(zhì)也一致。星團(tuán)誕生后，當(dāng)中會(huì)包含許多質(zhì)量各異的恒星，在恒星生命中大約90%的時(shí)間里內(nèi)部核心的核反應(yīng)將氫轉(zhuǎn)化成氦（恒星主序期），同時(shí)釋放大量能量和輻射，這些能量從核心傳到表面，最終以光的形式離開恒星。質(zhì)量最大的恒星是“藍(lán)熱的”并且非常明亮，而質(zhì)量最小的恒星是“紅熱的”并且相當(dāng)微弱。一旦恒星形成，其質(zhì)量（亮度和溫度）在主序期不會(huì)發(fā)生太大變化。

通過觀測(cè)星團(tuán)，找出那些還未進(jìn)入其生命末期，而且是最熱，最藍(lán)，質(zhì)量最大的恒星，確定他們的質(zhì)量、溫度、氫氦相對(duì)豐度。正因?yàn)樘?yáng)的振蕩（日震）遵循一定的模式，而這些模式取決于太陽(yáng)內(nèi)部的組成，尤其是核心的氫和氨的相對(duì)豐度。我們可以依據(jù)恒星質(zhì)量得知恒星誕生時(shí)有多少燃料，而恒星的亮度會(huì)告訴我們其消耗燃料的速度有多快。再利用標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)模型演化模型進(jìn)行擬合，即可推斷出太陽(yáng)的年齡（作為類比，如果我們知道點(diǎn)著汽車油箱里面有多少汽油，還知道汽油的消耗速度，那么當(dāng)燃油耗盡時(shí)，我們就能推斷出汽車行駛了多久）。因?yàn)樾菆F(tuán)中的所有恒星擁有相同的年齡，知道一顆恒星的年齡就相當(dāng)于知道了整個(gè)星團(tuán)的年齡。

在恒星核心中氫如何轉(zhuǎn)化成氦，以及該過程產(chǎn)生了多少能量，這背后的基礎(chǔ)物理還是相對(duì)簡(jiǎn)單和好理解的。在20世紀(jì)的大部分時(shí)間，限制我們了解恒星年齡的主要因素，是星團(tuán)距離的測(cè)定——特別是那些相對(duì)來說更遙遠(yuǎn)的，最古老的球狀星團(tuán)的距離（我們知道恒星看上去有多亮，但要知道他實(shí)際上有多亮，你需要知道他有多遠(yuǎn)：是像1公里外的路燈還是10公里外的航空燈塔？大半夜的黑不溜秋，沒有參考點(diǎn)，很難得出結(jié)論）。隨著技術(shù)進(jìn)步，例如在測(cè)量恒星距離和亮度時(shí)引進(jìn)電荷耦合器件取代攝影感光技術(shù)，這使得我們的觀測(cè)結(jié)果更為可靠。

距離測(cè)算方式進(jìn)步后，距離不再是問題，我們需要其他細(xì)節(jié)才能確定星團(tuán)的年齡——例如恒星將核能轉(zhuǎn)化為可見光？從恒星核心產(chǎn)生的能量，究竟有多少最終到達(dá)了表面，并轉(zhuǎn)化成我們看到的光線？對(duì)流作為一種傳輸能量方式的重要性如何，以及對(duì)流的效率如何？這些問題的答案對(duì)推測(cè)質(zhì)量與表面溫度的關(guān)系有一定影響。

運(yùn)用日震學(xué)方法獲得的太陽(yáng)年齡大約為45.7億年，與使用放射性同位素測(cè)年法得出的形成年代相吻合。總體上，由于觀測(cè)以及理論物理中的一些不確定性，我們?cè)诠浪闱驙钚菆F(tuán)的絕對(duì)年齡時(shí)，很可能會(huì)導(dǎo)致10%～20%的不確定度。

5、綜合評(píng)述

從早期的海水鹽度、沉積巖沉積速率等滴漏定年法，到19世紀(jì)末的熱力學(xué)定年，再到現(xiàn)代U-Pb、Pb-Pb等放射性定年作為地球的原子鐘，在經(jīng)過近300年的努力之后，人類終于測(cè)出了地球的年齡為45.49億年，這一年齡得到了天文學(xué)日震年齡測(cè)量的證實(shí)。

地球年齡的最終確定是地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、天文學(xué)等綜合研究成果，得益于科學(xué)理論的發(fā)展以及同位素質(zhì)譜儀、太空望遠(yuǎn)鏡、超級(jí)計(jì)算機(jī)、阿波羅登月計(jì)劃等一系列先進(jìn)儀器設(shè)備的研發(fā)?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，在深刻改變?nèi)祟惿a(chǎn)生活方式的同時(shí)，也直接促進(jìn)了人類對(duì)位置世界的認(rèn)知。

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基金項(xiàng)目：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目“宜昌斜坡頁(yè)巖氣有利區(qū)戰(zhàn)略調(diào)查”（編號(hào)：DD20179615）資助.

作者簡(jiǎn)介：羅勝元（1986-），男，湖北武漢人，工程師，博士.