地球的年龄是多少?这是人类从未停止过的问题。在找到合适的测年方法之前,地球年龄测量方法包含更多的估计成分,如气候法、沉积法、古生物法、海水盐度法等。,但这些方法得到的结果是不同的。直到20世纪40年代和50年代,科学家们使用铅同位素方法进行测量,并得出一致的结论,地球的年龄约为46亿年。
自然界中的铅,一部分最初存在于地球形成初期,另一部分被放射性铀元素衰变。铀的两种主要放射性同位素铀-235和铀-238的半衰期分别为7.1X108年和4.51x109年,即铀-235的衰变速度比铀-238快。因此,铀-235的最终衰变产物铅-207比铀-238的衰变产物铅-206生长得更快。所以,只要知道铅同位素在现在和原始状态下的组成,就可以推算出地球的年龄。
用铅同位素方法测量地球年龄的好处应该从地球的形成开始。科学家认为地球和太阳系中的其他行星是通过同样的过程形成的。之后地球变成熔融状态,大量的铁向中心移动形成核心。由于元素间的亲和作用,一些铅也被带到了地核,而铀则随二氧化硅一起漂浮并迁移到地表,所以地球上的铀几乎都集中在地球的外地壳。铀和铅的分离与地球的形成同时发生。因此,地核中的铅同位素组成可以用来代表地球形成的状态,而地壳中的铅同位素组成是铀元素衰变数亿年的结果。
为了获得能够代表地壳中平均铅同位素比值的数据,地质学家从远离大陆的海底现代沉积物中分离出铅。另外,因为高原玄武岩是世界上很多地方基石的建造者,所以也可以作为铅的典型样品。地核中的铅是由陨星碎片落在地球上模拟出来的。因为陨石来自行星的铁核,所以和地核的元素成分类似。
科学家可以通过质谱仪测量铅样品中不同铅同位素的组成比例来计算地球的年龄。
美国从月球表面取回月球岩石样本后,很多人研究了这些月球岩石样本,得知月球的年龄是46亿年。陨石年龄确定为452.6亿年。可见,地球、陨石、月球的年龄都是45-46亿年。这说明他们都是太阳系成员,形成独立宇宙体的周期大致相同。这一结果对探索宇宙天体的形成和发展非常有用。
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