【№1:地球年齡的定義】
「年輪」象徵著樹的歲數,把樹幹切斷,在橫截面上一圈圈的圖案就是該樹的年齡,圈與圈之間的分層會顯示得十分清晰,一圈代表著1年。然而地球也有和樹類似的「年輪」,關於地球年齡的問題有兩種不同的定義,分別是:地球的天文年齡和地球的地質年齡。
地球的天文年齡:指的是地球從原始星雲開始積聚形成到現在的這個時間段,這個定義上的年齡與地球起源的假說存在著非常緊密的關係。地球的地質年齡:指的是地球形成後開始出現地質活動到現在的這個時間段,這個定義上的年齡與地殼運動有著密切的關係。從原始地球誕生,然後經過早期的演化,再到具有分層結構的地球,這個演化過程所需的時間可能是上千年甚至是上億年,因此地球的天文年齡實際上是大於地球的地質年齡。在一些科普文章中所提到的地球年齡一般指的是地球的天文年齡,目前地球上存在已知最古老的岩石年齡大約為38億年,但是這個數值一定比地球的地質年齡要小,地質年齡通常是地質學研究的課題。
【№2:各時期對地球年齡的推測】計量地球所經歷的時間必須找到一種速率恆定而有量程極大的制度,早期找到的一些尺度的變化速率在地球歷史上是不恆定的。自從在1896年發現了放射性元素以後,人們才得以利用放射性元素這種方法來以恆定速率變化的物理過程作為尺度來測定岩石和地球的年齡。
第一個用科學的方法來研究地球年齡的人是來自英國的物理學家埃德蒙·哈雷(Edmond Halley,1656年11月8日—1742年1月14日)。哈雷提出——解決海洋裡海水是什麼時候開始存在“鹽”的這個問題,就是解開「地球年齡」問題的答案。來自德國的物理學家、生理學家赫爾姆霍茨在1854年透過對太陽所釋放的能量進行計算,他所得出的地球年齡不超過2500萬年。英國著名的物理學家約瑟夫·約翰·湯姆遜(Thomson,Joseph John;1856年-1940年)在1862年提出——地球從早期熾熱的溶融狀態冷卻到今天的地貌,這個演化的過程需要2000萬至4000萬年,但是這個資料遠遠是比地球的實際年齡要小很多。1953年,地球化學家克萊爾·彼得森(Clair Patterson)利用同位素地質測定法,最早測定了地球的年齡約為45.5億年。科學家在格陵蘭西部找到了一塊目前來說是地球上最為古老的岩石,年齡標記為38億年,這塊岩石的採用的是「同位素地質測定法」,「同位素地質測定法」是目前測定地球年齡最準確的方法。然而,這塊年齡為38億歲的岩石並不是地球誕生時期遺留下來的最早證物,這塊岩石並不能作為地球整個歷史演化的代表,原因就是原始時期的地球是一個熾熱的、岩漿態的熔融球體,最古老的岩石是地球經過漫長的演化,最終冷卻下來變成堅硬的地殼之後儲存下來的產物。
圖解:格陵蘭西部·阿卡斯塔岩石
【№3:地球真實年齡】科學家透過採用「放射性年代測定法」對隕石、小行星進行年齡測定,測量的結果顯示隕石、小行星這些太陽系小石塊的年齡處於45億至47億年之間,科學家推測在45億至47億年之間的太陽系成員也是在這個年齡段積聚形成的,因此也可以作為地球年齡的參考依據。
在澳大利亞西部的納耶山出土的4塊岩石晶粒,這些晶粒的化學成分為鋯石碎塊或鋯的矽酸鹽,採用 「同位素地質測定法」對鋯石碎塊進行分析,結果顯示這些鋯石碎塊是原始地球錶殼的小碎塊。既然鋯石碎塊就是原始地球的錶殼碎塊,那麼採用離子探針譜分析法測試鋯石碎塊中鈾和鉛的同位素離子的相對度,就可以測定這些鋯石碎塊的年齡,測量的結果顯示這些鋯石碎塊的年齡約為43億至46億年之間,這個數字就是地球的年齡。這些鋯石碎塊的年齡比格陵蘭西部發現的岩石(38億年)還要年長5億年。
【№4:地球年齡可以推匯出地球演化的歷程】根據鋯石碎塊的透漏資訊:早在46億年之前,太陽這顆恆星形成之後遺留下來的物質,地球和太陽系的其他天體比如七大行星、月球等一些衛星以及其他小行星等等一起形成了,地球在形成之後不斷受到隕石的撞擊,這個時期稱為 「撞擊期」,持續了至少長達5億年之久,不斷的撞擊導致原始地球的錶殼全部遭到毀壞。
圖解:早期地球·「撞擊期」
地球在演化過程中,地殼形成了各個時期不同的地殼,每個時期地殼的特徵都被完好無損地儲存在地層或者岩石中,地殼的分層透漏了歲月的秘密:生命從低等生物向高等生物進化,從原始簡單走向多樣複雜,從單細胞生物演化到多細胞生物。地質學家把地球的演化歷程分為5個時期:太古代、元古代、古生代、中生代、新生代。
太古代:從距今約40億年前到25億年前,這個時期的地球上是“水星球”,海洋裡零星有一些火山島探出海面。元古代:距今25億至5.7億年前,這個時期的地球已經出現了大面積的陸地。古生代:距今5.7億至2.5億年前,這個時期地球的地殼運動十分活躍,亞歐和北美大陸已形成雛形。中生代:距今2.5億至0.65億年前,各塊大陸的外表輪廓基本形成,太平洋地帶的地殼運動劇烈。新生代:6500萬年前到現在,海陸面貌與現在基本相似了。圖解:《地質年代示意圖》
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