地球的年龄要如何验证？

海水盐分测年法

最早提出测量地球的年龄的具体操作办法的是哈雷，他是牛顿时代的学者，牛顿的著作《自然哲学的数学原理》就是哈雷出资出版的，可以说是牛顿的头号小迷弟，而他更为人所知的是利用牛顿的理论预言了一类彗星的周期，这才使得这类彗星被称为哈雷彗星。

哈雷认为海水里的盐分主要来源于岩石中的矿物质，因此，只要能够知道年平均的变化量和目前盐分的总量，通过简单的除法就可以得到地球的年龄。（地球年龄=总量/变化量）这个办法就被叫做 水盐分测年法 。

不过这个办法确实有很多不确定因素没有得到解决，首先，早期的地球特别热，并没有形成海洋，而是等到一段时间后才出现了海洋。其次，海水里的盐也会析出，而不是一直在海水中。因此，总量根本没办法估算。

不过，还真有好事的人去算过，这个人是物理学家约翰·乔利，他得到的结果是9000万年。

热力学测年法

沿着刚才的思路，我们可以思考一下，早期的地球是熔融态的，特别热，后来逐渐降温下来才冷却。于是，就有一位博物学家叫做布封，他就曾提出一个方法，就是把地球形成时的温度除以每年平均冷却的速度，就可以得到一个地球的年龄。（说白了，也就是总的变化量/每年的变化量）这个办法就叫做热力学测年法。

而物理学家开尔文男爵还真的去算了一下，结果得到的结果是2000万年~5000万年。

我要知道的是开尔文男爵所生活在的年代是19世纪下半叶和20世纪初，他和达尔文的活跃的年代是有交集的。当达尔文得知这个消息时是很不爽的。因此，达尔文深知2000万年根本来不及让一个简单生命演化到像人类这么复杂的生命，换句话说，开尔文男爵计算的结果间接地否定了达尔文的进化论。

毕竟达尔文是个生物学家，这种热力学计算的方法根本不是他所擅长的。但也有懂行的人指出，开尔文男爵的计算有个致命的问题， 他并没有考虑到对流对于冷却的而影响 。

沉积岩测年法

几乎同一时期（或者说稍微晚一点点的时间），有个地质学家叫做约翰·菲尔普斯的。他提出了另一种方法：沉积岩测年法。

这里要想铺垫一些知识。一般来说，随着时间的流逝，沉积物一直在一层叠一层地叠加，它们的大部分最终成为了岩石。我们只要知道每个地质时期的沉积岩的厚度，然后把这些数值进行想加（得到一个总量），然后除以沉积的速度，就可以得到地球的具体年龄。

通过他的计算，他发现，地球的年龄大概在1亿岁左右。这个虽然稍微长一点，但是依旧存在很严重的问题，那就是沉积岩也是在地球形成后一段时间才有，而且这种方法由于沉积岩自身的“变质作用”等因原因，导致误差很大很大。而且，其实达尔文的问题还是没有解决，一亿年确实也不够一个简单生命进化为复杂生命的。所以，我们会发现，上个世纪初，关于这个问题其实进入了死胡同，根本没有找到合适的办法。

放射性同位素测年法

后来，随着人类对于原子结构的研究，他们就发现了天然放射性现象，也被叫做放射性衰变。具体来说就是，每经过一段时间，元素原子的数量就会减少到原来的一半。不同的原子有不同的半衰期，而这个半衰期是恒定的，是不受外界的影响的，

所以，就有科学家在思考如何用这个办法来测量地球的年龄。有个物理学家叫做克莱尔·派特森，他就通过收集大量的陨石，并且分析其中的铅同位素的含量比例，进而得到了地球的年龄是455亿年。科学家甚至还对比了一下地球上的陨石和月球上的岩石（阿波罗14号带回来的月球岩石标本），也最终确立了地球年龄是455亿年的。

因此，目前地球的年龄是455亿岁，这是由物理学家克莱尔·派特森研究铅的半衰期而得到的。

世界上99%的人

都不知道地球的年龄是多少

更不知道是谁发现了这个数字

更不知道发现这个数字的人

为了揭示真相，拯救地球

孤独的对抗着整个利益集团

今天介绍的这个无名英雄

叫做克莱尔·卡梅伦·帕特森

帕特森是一名邮差的儿子

从小就比较叛逆、学校成绩一般

但他天生确实是做科学家的料

1945年，二战刚结束不久

帕特森作为研究生在芝加哥大学学习

他的导师哈里森布朗（地质学家）

有一个很有趣的想法

于是就抓了帕特森来代劳研究这个问题

老司机哄骗小白做项目场景再现：“小帕，你不介意我叫你小帕吧。”

帕特森 呆萌木讷的点点头 ：“不介意。”

哈里森满意的笑了：“很好，小帕~我知道你不是地质学家，很可能还分不清长石和花岗岩，但是我听说你使用质谱仪很在行？”

帕特森再次 呆萌的点点头。

哈里森：“你结婚没有？”

“我结婚了，妻子劳拉是一个化学家，我们曾一起给曼哈顿计划打过工。”

“小帕，这些是锆石，跟针尖差不多，稳定性极高，每个锆石里只含有百万分之几的铀，这些铀会进一步衰变成更少量的铅，我需要你测量出这些锆石里铅的含量，你能做到吗？”

帕特森 呆萌 的看着老师 ，他考研究生过来其实是想来学地质学的，却被老师布置了一个质谱仪的作业，一时间不知道要不要答应。

哈里森看他一脸懵逼，马上乘胜追击：“小帕！！如果你能成功测量出在锆石中的的铅含量，你就能用相同方法测量陨石中的铅含量。”

哈里森顿了顿，压低了声音 深邃 的说：“而你如果能测量出与地球同年龄的外来陨石年龄，你就光宗耀祖啦~！！”

“因为你将会是第一个知道地球年龄的人！ 酷炫狂跩屌炸天啊有木有！！"

帕特森觉得他挺有道理，好厉害！羞涩的说：“那我试试看吧。”

然后哈里森开心的说了所有老师抓学生干活都会说的那句甜蜜话：“项目很简单的！易如反掌！！以你的能力那还不是小菜一碟嘛？加油哈！爱你么么哒~”

但当帕特森着手研究，他发现每次测出来相同微粒的铅含量都千差万别。

这就尴尬了

帕特森意识到 这可能是由于实验室被铅污染了或环境中原本含有的铅干扰了实验结果，开始用尽办法清除实验室里的铅 。

但几个月后铅含量仍然高出了一百倍， 他已经花费了两年时间研究，却仍然得不到任何结果 ，他开始觉得带他入坑的老司机真的不是一般的坑爹。

帕特森没有放弃 ，在他花在这个项目上的第六年时，排除实验室铅污染的技术终于成熟了，他建造了世界上第一个超级洁净室 ， 测出了岩石中铅的含量，他终于可以进一步测出陨石中铅的含量。

他立即将陨石样本带到 阿贡国家实验室 （那里有刚被投入使用的世界上最精确的质谱仪）

帕特森将陨石气化，终于测出了陨石中的铅含量， 算出地球的年龄为455亿年±07千万年。

花费七年

终于成为了世界上第一个知道地球年龄的人

然而这项伟大的发现并没有让他获得诺贝尔奖

（因为当时诺贝尔物理学奖和化学奖都没有兴趣投给新兴的交叉地质学领域）

“45亿年”这个数字

直到十几年后才放进地质教科书中

即便如此，在过去30年里的超过50本教科书中

只有4本

在说起地球年龄这个数字时候提到帕特森这个名字

更要命的是，为了全身心投入研究

帕特森无暇参与终身教授的职称申请

鲜活在人们记忆中，是埋头实验室的身影

在他研究实验室除铅的过程中，他知道了不该知道的事实， 他发现了日常生活中的铅污染远比我们所认为的要严重，而这些额外的铅则来自于铅汽油。他的这个发现得罪了世界上最有权势的财阀和工业巨头。

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工业巨头们反击的第一步就是阻断帕特森的研究基金，第二步就是操纵帕特森所在的加州理工学院的董事会给他施压，甚至以解雇为威胁。与这些石油大亨相比，帕特森简直就是一只小蚂蚁。

可是他们低估了这只小蚂蚁坚持真相的决心。 帕特森的调查不但没中断，反而更起劲，帕特森不断把论文和成果投向杂志和寄给政府高官。

得益于当时风起云涌的环保运动

帕特森的影响日益扩大

到了20世纪80年代

铅终于被禁止在美国消费品中使用

这位计算出地球年龄的人

同时也赢得了

20世纪最伟大的公众 健康 权益抗争的胜利

别以为现在给出地球的年龄很容易，那可是很费劲的。可以说，在一百年前几十年前，都是一件难事。凡事情都讲究两个字——证据！想知道地球的确切的，准确的年龄，就需要寻找到地质学上的证据。要知道，地球形成的最初的50万年的 历史 ，我们已经不可能精确的还原，因为地质学上的直观证据已经被销毁了。最早期的地球，就相当于"地狱"。净某说有"核爆地狱"，地球早期也差不多吧，总之是一个恐怖的存在。由于地质运动过于频繁，大量的岩浆翻腾，覆盖了整个地球表面，几十万座火山怒吼，盐酸雨腐蚀一切。所以，地球最早期的证据，已经被高温强酸融化掉了，腐蚀掉了。地球很难测量年龄，好在我们有一个好用的工具，即辐射能时间测量法。这个原理很简单，一些放射性的元素、重核物质，比如，铀还有其他几种元素，它们的天然的性质就是不稳定的。如果把这些不稳定的元素物质单独放置，它们就会发生衰变，衰变成为更轻的核子物质。衰变也辐射的性质发生，带走了质量。在这种演变过程中，粒子和能量被释放，这些变化的过程是不需要任何外界干扰、控制的，是完全自发进行的。重核子衰变为轻核子，不是一秒钟就完成的，必然有一个时间上的过程，就是说，元素衰变有固定的速度，我们可以用核子的半衰期来测量。我举一个例子，就说铀这种放射性元素，一丁点的铀的样本，它的半衰期就是7亿年。这样，我们可以找到一块岩石做实验的样本，在里面寻找它的某一个不稳定元素的重核子在里面留存的量，通过计算，就可以确定这个不稳定元素开始发生衰变时的起始时间。今天，我们的地质学家已经广泛的运用了这种方法，可以大致准确的测量物体的年龄。但是，由于地球最早期的50万年是炽热无比的，温度足以溶解岩石，在那种情况下，重核子物质可能在溶融的岩石之中漂移，则降低了测量的精确度。我们目前测量地球年龄，最接近真实的数字是455亿年。