原載1965年《你知道嗎》。
你知道地球生成以來，已經度過了多少歲月呢？
很早以前就有人想回答這個問題。
人們想到了海水。海水是鹹的，其中的鹽被設想是從大陸上送去的，現在河流還在不斷把大量鹽分帶進海中。那麼我們用每年全世界河流帶進海中的鹽分的數量，去除以海中現有鹽分的總量，這不是可以算出積累這樣多的鹽分，已經花了多少年嗎？計算的結果表明：大約已有1億年。這個數字顯然還不是地球的真實年齡，因為在海洋出現之前，地球早已經出世了。而且河流帶進海中的鹽分的多少，不會每年一樣，海中的鹽分還會因海水被風吹到岸上，而有一部分返回大陸。
人們又在海洋裡找到了另一種計時器，這就是海洋中的沉積物。隨著歲月的增長，沉積物愈來愈厚，而且大量變成了岩石——沉積岩。據估計，每3000∼10000年可以造成1米厚的沉積岩。地球上各個地質時期形成的沉積岩，加在一起總共有多厚呢？約有100千米。算起來形成這些沉積岩共用了3億∼10億年的時間。不過這個數字仍不等於地球的年齡，因為在有沉積作用以前，地球也是早就形成了。
看來需要有一種穩定可靠的天然計時器才能算出地球的年齡。這樣的計時器已經找到了，那就是地球內的放射性元素和它蛻變生成的同位素。
1896年，鈾具有天然的放射性被法國的物理學家貝克勒爾發現，隨後英國的物理學家盧瑟福提出並證實放射性元素的原子會蛻變，即自行分裂為另外的原子。例如原子量為238的鈾，蛻變的最後結果是產生出氦和原子量為206的鉛。這種錯比原子量為207的普通鉛重一點，但都在元素週期表上的同一位置，被稱為錫的同位素。人們還發現這些放射性元素蛻變的速度不受外界的影響，穩定不變，不過蛻變的速度和產物各不相同；鈾－238是45.1億年變掉一半，這個時間被稱為鈾－238的半衰期。
放射性元素在地球上分佈很廣，像鑽在許多岩石中都有，它蛻變產生的氦是氣體，容易散失，鉛則留了下來。因此根據一塊岩石中含有多少鈾及從這些鈾分裂出來的鉛，就能夠算出這塊岩石的年齡。現在已知的最古老的岩石，是1973年在格陵蘭發現的，年齡有38億年；1983年又在澳大利亞找到幾粒年齡有41億∼42億年的礦物顆粒。這表明距今40億年前後，地殼已開始形成。
不過在地殼出現以前，地球已經存在了一段時間，因此這個數字還不等於地球的年齡。這該怎麼辦呢？人們發現，地球中的鉛，不止是鈾－238分裂而成的，原子量為235的鈾和原子量為232的釷也在蛻變，產生出另外兩種鉛的同位素。而且除了放射性元素蛻變而成的鈾，地球上還有一種非放射性來源的鉛，它的原子量為204（Pb204），在地球形成之時就已存在。查出了存在於地球的這幾種鉛今天的比例關係，就能算出比較可靠的地球的年齡。可惜那種非放射性來源的鉛由於它的原子重，沉降到以鐵、鎳為主的核心中去了（分佈在上層岩石中的鉛，主要是鈾和釷變來的；鈾和釷的原子更重，但它們的離子半徑大，隨二氧化硅向上移動，跑到地球的岩石表層中來了）。但是按照地球與太陽系其他天體都來自同一星雲的理論，不妨借用鐵隕石來推算，它們是太陽系中小天體的碎片，成分接近地球核心的物質組成。
這樣計算的結果是地球的年齡約有46億年。當然這仍不夠確切，計算的結果常出入很大，但我們對地球有多大年紀，終究有了接近真實的認識。
|
|
