大家好，今天给各位分享地球的年龄约46亿年,科学家是怎样推算出来的呢的一些知识，其中也会对科学家如何测算地球年龄进行解释，文章篇幅可能偏长，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在就马上开始吧！

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尽管人类在地球上生活了数百万年，但人们仅在最近几个世纪才了解到地球的起源。人类想要想要测出地球的年龄，这说起来似乎是一件很难理解的事情。所以有很多人不相信地球的年龄是能够测算出来，他们认为那些数据都是不真实的，还有许多人不相信天文学家如何计算太阳、银河系和宇宙的年龄。实际上，对于不同的事物有不同的时间测量方法，并且这些方法必须基于科学。那么，科学家是如何知道地球的年龄呢？他们使用什么方法来计算地球的年龄？

1625年爱尔兰天主教会的大主教詹姆斯乌雪，通过研究圣经的年代顺序和对照正史的时间线，最终他给出了一个无比精确的结论。世界创造于公元前4004年11月22日星期六下午6点左右。在工业革命期间，事情开始变得更加科学。地质学家们研究岩石分层时，意识到它们是由沙子、淤泥和其它沉积物逐渐堆积而成的。并且这个时间相当长，认识到这点，他们就尝试了一些新的方法来测算地球的年龄。开尔文男爵想出了一个想法，利用低温梯度和导热方程计算地球从早期炽热状态中冷却到如今的状态需要的时间，算出在2000万至4000万之间。比起乌雪大主教好得多，但是卡尔文的数字仍然远远小于地球的实际年龄，一个重要的原因就是它用于计算的地球初始温度是完全靠估计的。

1896年放射性的发现，为放射性测年法铺平道路。科学家们几乎能算出任何物质的准确年龄，包括地球。为了理解原因，我们要先了解放射性元素会发生什么。以铀238为例，铀238经过一系列的衰变，最终会变成一个完全不同的元素-铅206。放射性元素的衰变速率在任何物理化学条件下都是恒定的，当一半的铀238成为铅206时，就是所谓的铀238的半衰期，半衰期是放射性测年的关键。只要测定岩石或矿物中母体同位素，及其衰变成的子体同位素的含量，一般来说就可以计算出该岩石体系的形成年龄。无论是恐龙化石、三叶虫化石还是其它岩石都可以使用这种方法。

为了获得地球的准确年龄，科学家们需要找到足够老的岩石样本和确定需要测定何种元素。母体和子体同位素都必须足够稳定，以至于两者都能在几十亿年后存在，否则就没有什么可比性的。铀是岩石放射测年法的通常选择，它是一种放射性元素，它会在岩浆冷却结晶形成锆石的时候存在。铀通过一系列放射性衰变形成铅，而锆石的晶体结构对铅非常不友好，在形成时几乎可以认为是不含铅的。因为几乎可以认定在锆石中发现的铅都是铀衰变的产物，所以科学家们只要收集岩石，通过测量锆石晶体中铅原子和铀原子的比例，就可以知道它们是何时形成的晶体。不过，这个方法也有缺陷，因为要测定地球的年龄，就需要找到一块和地球同时形成的锆石。而地球是一个活跃的行星，创世之初的那些物质，在几十亿年的地质运动之后早已被回炉重造，并且锆石的形成也是在地球冷却之后的产物。

而目前我们发现的最古老的锆石和地球的实际年龄非常接近了，约44亿年。那么应该在哪儿去找和地球同时诞生的物质，来测定地球的准确年龄呢？那就是太阳系中的陨石，这些陨石是与地球和其它行星由同一片星云物质冷却凝聚形成。它们没有岩浆运动和天气等的烦恼，其中的矿物质可以向地球上的其它物质一样，适用于放射测年法，最终我们得到了相当接近地球实际年龄的数字。更精确的研究成果证明，太阳系行星体起源仍存在着小的时间差别，因此要获得地球更精确的年龄值，有待于进一步的深入研究。

我们每个人都知道自己的年龄是多少，这是因为我们知道自己的过去，知道自己是怎么来的，所以说算自己的年龄非常简单，仅限于加减法。

那么我们要怎样知道一个物体存在了多久呢？而它的历史对你来说完全是陌生的。想要解决这个问题异常的困难。

尤其是人类从开始就十分好奇一个问题，自己生活的地球多大了？它存在了多久？在19世纪之前，人们关于地球年龄的问题完全是依靠与人类有关的历史去猜测。

如圣经年代学、自己民族的历法时间，最后猜出来的地球年龄要么只有数万年、要么只有几千年。

19世纪之后地质学和物理学的发展，让我们觉得以上的猜测完全与事实相去甚远。

首先地质学就告诉我们地球的年龄应该异常的古老，因为一个地质变迁沉积的过程异常的缓慢，要形成先进的地理地貌地球肯定是经历了一个人类无法想象的时间。

而第一个用科学手段，也就是将物理学应有在测量地球年龄的人是开尔文勋爵，它是热力学大师，所使用的方法肯定跟热有关。

他根据地球越往伸出越热这个现象，推测出地球刚出生的时候应该是一个温度均匀火球，是经历了漫长的时间冷却到现在的模样。

于是他构建了一个散热模型，推算出地球的年龄应该在2000万年到4亿年之间，当然这个推论并不准确。

原因在于地球并非是一个完美的、物质构成单一且均匀的大铁球，而是各个地层之间的厚度、物质构成完全不一样，因此各个地层的导热并不相同，所以说你无法对其构建一个完美的散射模型。

还有地球这个大火球最初的温度是多少？这个开尔文也是完全靠猜测。最后我们知道地球内部除了当初形成时有重力势能转化形成的热量外，一直还有放射性元素衰变在持续的为其供热。

以上的知识开尔文完全不知，因此他想通过地球散热来算地球年龄注定是失败的。

所以说人类想要测量地球的年龄还需另辟蹊径，至少在19世纪的时候时机还不成熟。因为我们还没有发现关键的物理学知识。

那就是核物理！也就是我们熟知的原子核的裂变、聚变以及放射性衰变。这些发现都是20世纪前半叶的成就。

而测量地球年龄所用到的关键点就是重元素的放射性衰变，人们发现比铅重的元素的原子核都是不稳定的，经过漫长的时间他们都会自行的、不受外界干扰的衰变到比自己更轻的元素。

所生成的轻一点的元素如果还不稳定，就会继续衰变，直到铅元素停止。而且最关键的点在于，元素在衰变的过程有一个固定的半衰期，也就是一堆放射性元素衰变一半的量所需要的时间。

掌握了以上的知识，人类就开始了对地球年龄的测算过程。

这就不得不提起一个人他叫克莱尔·帕特森，在二战的时候他以一名小研究生的身份参加了美国的曼哈顿计划，也就是核武器的研究。

原子弹所使用的裂变元素为铀235，但铀235在自然界中只占了铀储量的0.7%，大多是以铀238的形成存在占了99.27%。

所以就要从铀矿中提纯铀235，这个过程就是铀浓缩，十分困难，因此当时美国就召集了很多专家研究这件事，克莱尔·帕特森就是其中之一，在这里他第一次接收到了质谱仪。

这种仪器能够对矿物中元素的含量进行测定。

这为他后来测算地球年龄打下了基础。在二战结束以后克莱尔·帕特森回到了大学继续自己的学业，他的导师是哈里森·布朗。

哈里森·布朗在当时已经想到了如果测算地球年龄的方法，就是测量出在地球的历史中有多少的铀元素已经衰变到了铅元素，或者说有多少铅元素是由铀元素衰变来的，根据这个衰变的过程就能知道地球的年龄。

在这个问题中最关键的地方就在于地球诞生时原始的铅含量是多少？

哈里森·布朗决定把这个测量的任务交给克莱尔·帕特森，毕竟他对质谱仪了如指掌。

哈里森·布朗给了克莱尔·帕特森一小块锆石，并告诉他：你只要能测量出其中铀和铅的含量，你就是第一个知道地球年龄的人，这对你来说非常简单。

克莱尔·帕特森欣然答应了，但是令他没有想到的是，这个看似简单的测量却花费了他不下5年的时间，因为不管他每次测量的时候有多么谨慎、就算操作方法、环境都一样，但每次测量的铅含量都不一样。

克莱尔·帕特森意识到肯定是样品在测量的时候受到了污染，于是他对实验室各种清洗、密封都无济于事，还是摆脱不了不知来源的、无处不在铅污染。

最后他着手建造了人类历史上第一个无尘净室。其中的空气、设备都要进行过滤和清洗，实验试剂重新进行蒸馏提纯，穿着防护服、经过多道门才能进出实验室。

经过这个的努力，他终于准确的测出了锆石中铅的含量，每次的结果都是一致的。这个铅含量就是地球上目前平均铅含量。这其中包含了由铀元素衰变产生的铅。

因此我们必须知道地球初始诞生的时候有多少铅，才能知道铀衰变产生了多少铅。那么地球的初始铅从哪里找呢？

当然是和地球同一时期形成的铁陨石，这类陨石的前身其实就是一个小行星，他们和地球同一时期形成的，而且其中大部分是铁元素，铀元素的含量基本为零。

那么只要测量出铁陨石中铅的含量就能知道地球的初始铅含量。1953年克莱尔·帕特森获得了铁陨石样本，并在自己的无尘净室提取了其中的铅元素。

这样他就知道了地球上的铅有多少是由铀衰变产生的，并计算得出了地球的年龄大约为41到46亿年。

这个结果其实不算太准确，因为锆石毕竟是在地球上找到了，他经历过数亿年的地质变迁，其中的铅含量并不是非常的准确，并不能很好的代表地球现今的平均铅含量。

于是他又找来的石陨石，他也是跟地球在同一时期形成的，一直漂浮在太空中，没有被污染过，也没有经历过任何的地质变化，唯一变化的就是铀元素到铅的衰变。

测量其中的铅就能更好的代表地球先进的平均铅含量，最后克莱尔·帕特森测量出来的地球准确年龄为45.5±0.7亿年。

如他老师所说经过了漫长的7年时间，他成为了第一个知道地球年龄的人，他的目前是第二人，因为他得出结果以后非常的兴奋，首先就给自己的母亲打了电话告诉了她这个结果。

不过克莱尔·帕特森并没有就此止步，他回想起了自己在测定锆石的时候外界环境对实验严重的污染，这说明自然环境中存在着大量的铅。

铅对人来说是一直慢性的神经毒素，自然界不应该会存在这么高的铅含量。为了验证自己的想法，他测量的海水不同深度的铅含量，发现了一个惊人的事实，在地球历史上铅的含量非常低，这样的含量其实并不会污染自己的实验测量。

而目前空气中这么高的铅含量是近几十年才出现的，这说明人们几十年来一直受到了铅污染的毒害。

克莱尔·帕特森的这个发现，其实是上世纪危害人类最大环境污染问题，其根本原因是因为上世纪汽车工业的发展，为了解决发动机敲缸问题，米基利发明了一种汽油抗爆剂四乙基铅。

正是这种含铅物质的大量使用导致的几十年来大气中铅含量高的离谱，也造成了5年的时间他无法准确测量出锆石的铅含量。

克莱尔·帕特森在测量出地球年龄以后的20年间，啥事都没干，就跟当时的石油工业巨头们斗争，打官司，为了让别人信服自己的说法，证明地球历史上从来没有过这么多的铅污染。

他开启了自己的全球“旅行”，跑到各个地方测量地球历史上的铅水平，甚至是跑到南极挖出了地球历史上的冰心，做了测量，所有的证据都支持克莱尔·帕特森的说法。

最后在1980年代，终于是获得了胜利，含铅汽油被禁止，从那之后人们身体内的铅含量直接下降了几百倍。

所以说一次测量地球年龄的过程，无意中发现了人类历史上最为严重的环境污染问题，毫不夸张的说当时生活的人其实都是在慢性自杀。

如果克莱尔·帕特森测量完地球年龄以后，安于现状，开始享受成就和名声的话，而不继续追究当年造成测量误差的原因，那么关于米基利四乙基铅的阴谋估计只有到了全人类被毒害最深的时候才能被人察觉。

如果克莱尔·帕特森在与石油工业巨头争斗的20年间，他因为利益和好处而放弃坚持自己的科学素养的话，那么人类可能还会生活在铅的毒害中生活到21世纪，我们也难逃厄运。

所以说，我们应该为伟大的科学家克莱尔·帕特森致敬，并且铭记他为拯救之恩。

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