世界地球日 | 地球地球，请问你几岁了？
2018/4/22 8:00:00 中科院之声

     编者按：今年4月22日，是第49个世界地球日。今年地球日活动周主题为“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。为了让公众更了解我们的家园，我们特邀中科院的科学家，来聊聊地球。

     相比我们脚下的地球，人的一生匆匆几十年太过短暂。于你我而言，地球仿佛是一个永恒的存在，也许会有人突发奇想地想要问问：“地球地球，请问你几岁了？”

     假如现在请你说出地球的年龄，相信你会不假思索地回答“46亿年”，如果你是地球科学专业或者深究过这个问题，或许还能给出45. 4 ± 0. 5亿年的答案。是的，由于地球化学定年手段的飞速发展，我们对地球的年龄有了更加精确的论断。

    

     阿波罗17号所拍摄的地球影像

     不过，在人类文明发展进程中，基于基督教教义的宗教派系与实验研究的科学家对地球年龄进行了旷日持久的论战，许多科学家因此被教廷迫害，但也没有停止对真理的追求。

     地球年龄计算的发展史，也成为科学家不断反抗压迫追求真理的奋斗史。

     一、启蒙阶段哲学家的探索

    

     基督教的基本教义来源《圣经》

     早在古希腊时期，哲学家亚里士多德便在其著作 Meteorolosis(《气象学》)中指出，地球的变化与人类生存的时间相比显得无比漫长，以至于常常被人类所忽略。同时亚里士多德认为地球上的海洋与陆地位置并非是一成不变的，随着时间的演变，陆地会被海洋所替代，河流也会慢慢干涸。尽管在那个时代无法推算地球年龄，亚里士多德第一次正确认识了地球演化的漫长过程。

    

     亚里士多德雕像

     二、大主教詹姆斯·乌雪(James Ussher)的首次推算

     在欧洲，随着基督教在西方的狂飙猛进，亚里士多德对于地球演化的世界观被视作异类。基督教徒们试图对《圣经》中记载的家谱历史进行推算，进而得出神创世的具体时间。

    

     犹太教圣经正典《塔纳赫》及基督教《旧约圣经》目录

     不同的基督教徒的计算方法各异，导致世界创始时间差异较大，而在这些不同的推算者中，尤其以爱尔兰大主教詹姆斯·乌雪的推算流传最广。

     詹姆斯·乌雪根据《圣经》记载及历法考证，将《创世纪》中所有的族长的年龄相加，认为世界创造于公元前4004年10月22日下午6点。

    

     詹姆斯·乌雪肖像

     乌雪的推算在当时得到了广泛的认可，1701年起被印在了英国出版的《圣经》上，从此该时间被视为真理。

     二、布丰伯爵的第一次实验测量地球年龄

     与基督教徒通过宗教计算地球年龄不同，出生于1707年的布丰伯爵希望通过实验方法来了解地球的年龄。

     他亲自在打铁铺中锻造出大小不一的铁球，将其加热到熔点后，测量这些铁球的冷却速度，证明铁球的直径与冷却时间相关，并据此推断一颗像地球这么大的球冷却所需的时间。

    

     布丰像，1753年

     根据铁的冷却率，布丰推论地球年龄应为75,000年，大大早于乌雪推算的公元前4004年。正因为如此，他的观点受到天主教的谴责与反对，其出版的书籍被焚毁。

     而这个年龄仅仅是其发表的结果，布丰伯爵在私下曾多次表示，75000年远远低估了地球的年龄，他认为地球的年龄可能长达十几亿年。

     三、物理学权威的误导——开尔文基于热力学的推算

     威廉·汤姆森，即开尔文勋爵，是英国著名数学物理学家、工程师，也是热力学温标(绝对温标)的发明人，被称为热力学之父。

    

     开尔文勋爵肖像

     开尔文勋爵试图利用热力学定律来揭开地球年龄的神秘面纱。他通过计算地球表面从完全熔融状态冷却到目前的温度所花费的时间，来厘定地球的年龄。1862年，他发表了计算结果，确定地球年龄在2000万到4亿年之间。但开尔文并没有将地球物质放射性衰变以及热量对流考虑在内。多年来，他逐渐完善他的论证，将上限降低了十倍；1897年，开尔文最终得出估计，地球年龄为2000万至4000万年。不过，他对各种数据的不靠谱程度有自知之明，所以又在论文最后加了一句：“我觉得我们至少有很大的概率，可以说，这个时间不会短于2千万年，也不会长于4亿年。”

     四、地球年龄的精确厘定——克莱尔·卡梅伦·帕特森

     时间流转，转眼间到了20世纪中叶。两次世界大战的发生，给全人类带来难以磨灭的伤痛的同时，也带来了新技术的快速发现与应用。其中，美国赫赫有名的“曼哈顿计划”(核武器研制计划)极大程度上促进了放射性同位素的研究。彼时，年轻的研究生克莱尔·帕特森(ClairC Patterson)第一次接触到了质谱仪。

     帕特森在“陨石是太阳系形成后未能形成体积较大天体而被遗留在太空中的物质”这项假设下进行研究，这暗示测量出陨石的年龄就可知道地球大约的年龄。

    

     纳米比亚发现的霍巴陨铁：已知最大的完好陨石，长2.7米，重60吨。

     帕特森用了数年时间收集陨石样本，并用当时最新式的质谱仪进行实验。

    

     帕特森1956年文章中所做的等时线图。利用该等时线图，帕特森最终精确厘定出地球年龄。

    

     1957年在实验室工作的帕特森。图片来源: Caltech E&S Magazine

     在一次于威斯康辛州举办的会议之后，帕特森公布了他的研究成果。他宣布地球的年龄约为45.5亿年(误差范围正负7千万年)。在此之后直到今天的几十年里，这个结论被无数的其他独立方法证实。

     从古至今，无数的科学家对我们脚下的地球年龄产生兴趣，尽管有不同势力千般阻挠，尽管他们中的多数被证明计算是完全错误的，但是一代代科学家为真理矢志不渝的奋斗精神，值得我们思考与学习!

     来源：中国科学院地质与地球物理研究所

    

    

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