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地球年齡
地球開始形成到現(xiàn)在的時間
基本信息
| 中文名 | 地球年齡 |
| 外文名 | The Earth's age |
| 天文年齡 | 45.5億年 |
| 相關(guān) | 地球起源的假說 |
| 實質(zhì) | 地球的地質(zhì)年齡小于它的天文年齡 |
| 分類 | 天文 |
| 別名 | The age of the Earth |
| 天文年齡釋義 | 地球 開始形成到現(xiàn)在的時間 |
收起
簡要介紹
關(guān)于地球年齡的問題，有幾種不同的概念。地球的天文年齡是指地球開始形成的時間，這個時間同地球起源的假說有密切關(guān)系。地球的地質(zhì)年齡是指地球上地質(zhì)作用開始之后到時間。從原始地球形成經(jīng)過早期演化到具有分層結(jié)構(gòu)的地球，估計要經(jīng)過幾億年，所以地球的地質(zhì)年齡小于它的天文年齡。地球上已知最古老的巖石的年齡是43.74億年，地球的地質(zhì)年齡一定比這個數(shù)值大。地質(zhì)年齡是地質(zhì)學(xué)研究的課題；通常所說的地球年齡是指它的天文年齡。
主要定義
地球年齡
計算方式
計量地球所經(jīng)歷的時間，必須找到一種速率恒定而又量程極大的尺度。
早期找到的一些尺度的變化速率在地球歷史上是不恒定的。
1896年放射性元素被發(fā)現(xiàn)以后，人們才找到了一種以恒定速率變化的物理過程作為尺度來測定巖石和地球的年齡。
17世紀(jì)英國的烏舍爾主教按《圣經(jīng)》的記載推算出，地球是上帝在公元前4004年時創(chuàng)造的。
地球年齡
他提出，研究大洋鹽度的起源，可能提供解決地球年齡問題的依據(jù)。
這些數(shù)字遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球的實際年齡，但作為早期嘗試還是有益的。
到了20世紀(jì)，科學(xué)家發(fā)明了同位素地質(zhì)測定法，這是測定地球年齡的最佳方法，是計算地球歷史的標(biāo)準(zhǔn)時鐘。
根據(jù)這種辦法，科學(xué)家找到的最古老的巖石，有35億歲。
然而，最古老巖石并不是地球出世時留下來的最早證據(jù)，不能代表地球的整個歷史。
20世紀(jì)60年代末，科學(xué)家測定取自月球表面的巖石標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)月球的年齡在44至46億年之間。
然而，這是依靠間接證據(jù)推測出來的。
事實上，人們還沒有在地球自身上發(fā)現(xiàn)確鑿的檔案，來證明地球活了46億年。
科學(xué)原理
地球年齡
年齡下限
地球的各大陸都存在著一些古老的穩(wěn)定地塊，如西格陵蘭、西澳大利亞和南非等地區(qū)。這些地塊上的巖石在地殼形成的初期就已經(jīng)存在了，而且沒有發(fā)生過后期的重熔改造。70年代已用Rb-Sr、U-Pb和Sm－Nd法精確地測定了這些巖石的年齡，其中最古老的巖石在澳大利亞（42億年，鈾鉛法）和圭亞那（41.3±1.7億年，銣鍶法）。這一年齡可以代表地殼形成時間的下限。
年齡上限
現(xiàn)代鉛
鈾的兩個放射性同位素U 和U衰變而成Pb和Pb。但沒有任何一種放射性同位素衰變形成Pb。因此Pb 的量在地球形成以來是不變的。這樣Pb/Pb和Pb/Pb 兩對同位素比值在地球歷史上將不斷增長。地球上形成的大洋沉積物，以及島弧地區(qū)的火山巖和方鉛礦是各大陸地殼和地幔物質(zhì)經(jīng)過充分混合后形成的，因此它們的鉛同位素組成可以近似代表現(xiàn)代地球鉛的平均組成。地球現(xiàn)代鉛同位素的最佳測定值為αp(Pb/Pb)=18.700～18.773，βp(Pb/Pb)=15.600～15.628。如果取地球形成時的原始鉛同位素組成相當(dāng)于隕石的原始鉛（根據(jù)鐵隕石中一種不含鈾的礦物即隕硫鐵的鉛同位素α0(Pb/Pb)=9.307，β0(Pb/Pb)=10.294）,由于這兩種衰變系列都是從鈾衰變?yōu)殂U，因此可以從放射性衰變公式導(dǎo)出如下的關(guān)系式：
關(guān)系式1
式中λ′和λ分別是U和U 的衰變常數(shù)。從公式(1)可以計算出惟一的未知量地球年齡T0。計算表明T0為44.3～44.5億年。
礦石鉛
巖石鉛
在地球歷史的不同時期形成了大量火成巖，其中有不少巖體幾乎沒有受到晚期變質(zhì)作用的影響。如果在這些火成巖的同一巖體中取不同的巖石樣品進(jìn)行鉛同位素分析，就可以發(fā)現(xiàn)它們的鉛同位素組成βj與αj之間往往存在著極好的線性關(guān)系
間接方法
對地球年齡最可靠的估計是借助于隕石的年齡測定。太陽系中的行星體大體上是在同一時間形成的。隕石是小行星破裂的碎塊。由于小行星體積較小，它的內(nèi)部放射能一般不足以引起再熔融，因此隕石中的放射性衰變系列的產(chǎn)物記錄了小行星體凝聚的時間。如果將所有隕石的Pb/Pb對Pb/Pb作圖，則它們都落在一條直線上（Pb-Pb等時線）。地球的現(xiàn)代鉛也同樣落在這條線的附近。這進(jìn)一步證明了所有隕石與地球是大體同一時間形成的假設(shè)。根據(jù)各類隕石及其不同礦物的Pb-Pb等時線計算表明，地球年齡為45.3～45.7億年。應(yīng)用 Rb-Sr等時線方法對各類隕石的測定結(jié)果，年齡值也主要落在45.4～45.7億年之間。有兩個無球粒隕石已用Sm－Nd等時線法確定了年齡，為45.5～45.6億年。地球的衛(wèi)星──月球是離地球最近的太陽系成員，它的內(nèi)能也不足以引起強(qiáng)烈的熔融作用，因此月球表面仍保留了許多它形成時的原始物質(zhì)。用Rb－Sr等時線法測得月球表面上最古老的巖石年齡為45.2～46.0億年，粉塵的年齡也達(dá)46億年。因此太陽系行星體的形成時間最可能是在45.5～45.7億年左右。
上述幾種方法都不同程度地依賴于太陽系所有行星體同時形成的假設(shè)。更精確的研究成果證明，太陽系行星體起源仍存在著小的時間差別，因此要獲得地球更精確的年齡值有待于進(jìn)一步的深入研究。
參考資料
[1]
科學(xué)家證實地球最古老巖石年齡為43.74億歲 · 騰訊科技[引用日期2016-10-28]
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