地球年齡是45.5億歲，這是誰測出來的？測量方法是什麼？

想要知道地球的年齡，最簡單直接的方法就是，乘坐時間機器回到地球誕生時的那一刻就可以了，遺憾的是，就目前來看，我們還沒有能力製造出能夠回到過去的時間機器，因此這種方法暫時還不可行。

不過對於這個問題，科學界早已給出了明確的答案，即地球年齡是45.5億歲，相信大家一定會比較好奇，既然沒有時間機器，那科學家怎麼會知道地球年齡是45.5億歲呢？下面我們就來一起了解一下到底這是誰測出來的，以及測量方法是什麼。

在幾百年前，人們對地球年齡的討論眾說紛紜，莫衷一是，從幾千年到幾十萬年的說法都有。直到進入了19世紀後，隨著地質學和生物學的興起，科學家們才逐漸意識到，地球的歷史可能長得難以想像，因為不管是從地質活動還是生物演化的角度來看，地球以及地球上的生命能夠演化成現在這個樣子，都需要很長很長的時間。

因為缺乏科學的測量方法，所以在接下來的很長一段時間裡，人們對地球年齡的認知就停滯在這一層面，甚至還有人認為地球的歷史是無窮的。

值得一提的是，在這段時間裡，開爾文勳爵（就是被譽為「熱力學之父」的那個人）曾經根據地溫梯度（地球越深的地方，溫度就越高）推導出一個地球散熱模型，並據此計算出地球年齡在9800萬年至4億年之間，但這個計算結果在當時並沒有得到地質學家和生物學家的認同，他們認為這個時間還是太短了。

在「曼哈頓計劃」之後，科學家們對鈾這種元素有了很深的認識，他們發現鈾235和鈾238都會按照固定的概率發生一系列的衰變，並最終生成鉛，因此只需要測出樣本的鉛和鈾的含量，再想辦法獲取樣本形成時的初始值，就可以準確地計算出樣本的年齡了。

這種方法被稱為「鈾鉛測年法」，我們可以看到，如果要利用這種測量方法來計算地球年齡，就面臨著兩個問題，首先就是怎麼去找到地球形成時樣本，這是因為地球在形成之初是一顆具有高溫的熔融星球，經過長時間的物質循環之後，地球最初的元素痕跡早已無跡可尋；第二個難題則是，在獲取了樣本之後，又應該怎麼樣去確定樣本在形成時的初始數據。

對此，美國地質學家、地球化學家克萊爾.卡梅倫.帕特森（Clair Cameron Patterson）認為，地球和太陽系內的小行星都是同時形成（關於這一點，可參考「星雲假說」），而因為小行星體積很小，在形成之後的熱能會迅速散發，其內部的物質不能循環，所以在億萬年之後，它們還是保持最初的樣子，而地球上的隕石就是小行星被地球捕獲後留下的殘骸，因此它們就是最好的樣本。

那麼第二個難題又怎麼解決呢？其實還是有辦法的，因為絕大部分的隕石在形成的時候都普遍含有鉛元素，而不同類型的隕石，其鈾元素含量卻存在著很大的差距，正如前面我們所提到的，鈾元素會以固定的概率衰變成鉛，也就是說，一個樣本中的鈾元素含量越低，其鈾元素的衰變對該樣本的鉛含量影響就越小，因此如果能找到鈾元素含量極低的隕石，就可以將其視作初始樣本。

大約5萬年前，一顆直徑約40米、重約30萬噸的小行星撞擊了地球，並在美國亞利桑那州代亞布羅峽谷附近留下了一個直徑約1240米、平均深度約174米的隕石坑。該隕石坑於1891年被發現，後來被命名為「巴林傑隕石坑」，而帕特森理想中的樣本，就來源於這裡。

根據測量，帕特森發現樣本中的鈾238與鉛204（註：鉛204是鉛的一種非常穩定的同位素）的比值僅為0.025，這就意味著，該樣本中鈾元素的衰變對初始鉛含量的影響微乎其微，完全可以將其數據當作所有隕石在形成時的初始值。

1953年，帕特森將該樣本的鉛同位素比值作為初始值，再把地球現在的平均鉛同位素比值作為最終值，通過計算後，得出了地球年齡在41億至46億年之間。

很顯然，如果一顆隕石中的鈾元素含量越高，那麼在這顆隕石中就會含有更多的由鈾元素衰變而來的鉛元素，因此只需要找來不同類型的隕石樣本，再將其測量結果進行對比和分析，就可以準確地計算出地球年齡了。事實上，帕特森就是這樣做的，在對多種類型的隕石樣本進行研究後，在1956年，他公布了自己的研究成果，即地球年齡是45.5±0.7億歲。

雖然沒有時間機器，但是帕特森還是通過科學的方法準確地測出了地球的年齡，在接下來的日子裡，他的測量結果經受住了時間的考驗，科學家們通過不同的測量方法，得到的結果都與之相差無幾。需要指出的是，這個過程看上去似乎並不複雜，實際上卻充滿艱辛，比如說為了解決「如何精確地測量出樣本中鉛和鈾的含量」這個難題，帕特森就花了整整5年的時間。

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