11．地球的年龄是怎样测定的？
1896 年，一位名叫安东尼·汉瑞·白克勒尔的法国物理学家在研究
某个课题时偶然发现金属铀可产生一种当时尚无人知的射线。1898 年，
波裔法籍化学家玛丽·居里经过进一步的研究，发现该射线是由某种放
射物质发出的。铀和钍（一种与铀有着相似特性的金属元素）都可产生
这种射线。英国化学家弗瑞德瑞奇·苏第在1914 年认为：作为放射的结
果，铀和钍原子可衰变为某种较为简单的原子，该原子又进一步衰变，
而变成其他物质微粒，直至新的原子核产生后，不再继续衰变，于是形
成了所谓衰变产物，从而完成了衰变的全过程。
苏第的合作伙伴、新西兰人俄涅斯特·如瑟佛德指出，所有放射性
元素都具有所谓“半衰”特性。换句话说就是一定数量的放射物在放射
过程中，其化学键经一定时间后产生断裂，其中一半形成其他物质，而
另一半保存下来。这就意味着我们可以通过一定量的铀或钍的研究计算
出它们衰变的时间。
铀和钍的衰变过程和它们的形成是一样缓慢的。铀衰减到原来的一
半要历时45 亿年，而钍则需历经漫长的140 亿年。如此缓慢的过程可以
证实地球的年龄即使像哈雷所说的那样有10 亿年，铀和钍也一定可以存
在于现在的地壳中。另外根据这一论据也可推断出地球年龄的上限为1
万亿年，因为只有经历了这样漫长的时间后，地球上的铀和钍才能完全
衰变尽。
1907 年，美国物理学家博特瑞姆·波登·鲍特伍德在物质衰变理论
尚未完全成熟的情况下就指出，如果某块岩石中含有铀，那么铀将会以
一个恒定速率衰变成铅。这样，就可以利用测定岩石中铅的含量计算出
这块岩石以其不变的形态存在的时间。
这一理论的实现是有一定难度的。因为岩石中可能一开始就存在一
定量的铅，而铅可用四种同位素的状态存在，其中一种同位素并非是衰
变的产物，我们可以通过对这种同位素在岩石中的含量来测定并计算出
所有四种同位素在岩石中的总含量。
10 亿年前的岩石在地球上几乎比比皆是，因此，哈雷的论点也不再
被看成是“无稽之谈”。实际上，人们于1931 年就发现了20 亿年前的
岩石。而此后在格陵兰岛西部又发现了更为古老的岩石，它的年龄大约
是38 亿年。
不过鲍特伍德的方法只能计算出我们在地球上发现的各种岩石的年
龄，而地球的形成可能比这要早得多。因为在38 亿年前，一次又一次的
火山爆发熔化了大量的岩石。它们不可能在这么长的时间中总保持固体
状态。即便这样，科学家们也已经找到了解决这一难题的方法，这些方
法将在本书后面的章节中加以介绍。现在，人们公认的地球年龄为46 亿
年。
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