地球究竟已經存在多久?一直是人們感興趣,也是有爭議的問題。1654年,愛爾蘭大主教厄謝爾考證希伯來的經典,居然得出地球是在公元前4004年10月26日上午9時由上帝創造的。對這種毫無科學依據的無稽之談,當時歐洲人竟深信不疑!
現在我們知道,地球是宇宙中物質自然演化的產物。對地球年齡的考察有兩種方法:一是從地球起源時物質開始聚集算起,叫做地球的天文年齡,它與地球起源的假說有關,不同的假說估計出的年齡不同;地球的另一種年齡叫做地質年齡,就是從原始地球形成--地球上開始出現地質現象和地質構造運動算起。地球的地質年齡比天文年齡短得多,探測的方法和證據也比較多。雖然科學家們從不同角度作了許多探索,但至今還沒有十分準確的結果。
早在1715年,就有人科學地用推算海洋中鹽的含量來估計地球年齡,但結果很靠不住。後來英國地質學家赫頓(1726~1979)認為,如果地球表面高山崛起、河流的形成等自然演化進程始終象人們看到的這麼緩慢,那麼地球的年齡就當然不可能象「聖經」上所說的只是幾千年,而應該用百萬年作單位來計算。
19世紀至20世紀初,地質學家和物理學家們進行了各種估算地球年齡的嘗試,終因方法本身的嚴重缺點或根據不可靠,而沒有得到可以信賴的結果。
1896年,法國物理學家柏克勒爾(1852~1908)發現了鈾的放射性性質,1906年,又有人發現所有的巖石都含有一定數量的放射性元素。隨著時間的推移,地球上的放射性元素會逐漸減少。放射性元素有規律的減少,便可以用來計算地球的地質年齡,這樣,放射性元素便成了能正確報告地球高壽的「時鐘」。
在地球上已被發現的百餘種元素中,其中有少數幾種總是在自發地不斷放出y(伽馬)、β(貝塔)和a(阿爾法)等肉眼看不見的射線,最後衰變為穩定的同位素,這種元素就叫做放射性元素。放射性元素的衰變,不受溫度、壓力等普通物理、化學變化的影響。不同的放射性元素各有不同的衰變速度,一般用半衰期來表示,也就是元素原子衰變到只剩一半所需的時間,例如,鈾238衰變成同位素鉛206的半衰期為45億年,每年衰變90億分之一;銣87衰變為同位素鍶87年半衰期為470億或500億年,每年衰變940億分之一或1000億分之一;鉀40衰變為同位素氬40的半衰期為118億年,每年衰變236億分之一。因此,只要測定出含鈾巖石中同位素鉛的數量,或者測定出含鉀巖石中鈣、氬同位素數量,或者測定出含銣巖石中鍶同位素的含量,就可以算出該種巖石的年齡。這些方法被分別稱為鈾鉛法、鉀一氬法、銣一鍶法,此外,還有鉀一鈣法、鈾一釷一鉛法、氦法、碳14方法和新近誕生的釤-釹法等等。
當然,要準確測定放射性元素衰變後同位素的數量,困難是很大的。由於放射性元素衰變的過程極短,有的則很長,很複雜,而且必需知道衰變後的產物是否丟失轉移,因此,測定工作要做得非常精細,要有專門的實驗和特殊的儀器扌能進行。
到目前為止,科學家們已經用放射性同位素方法測得了地球上許多古巖石的年齡,各大洲大陸都找到了30億年以上的古老巖石。在格陵蘭西部,用銣一鍶法測得片麻巖的年齡為37~38億年,南極洲的火山巖和結晶片巖拉近40億年,這些就是世界上已知的最古老的巖石。北美洲拉布多北部大西洋沿岸的片麻巖有36.5億年,剛果的微斜長石是35.2億年,前蘇聯科拉半島的黑雲母是34.6億年,美國明尼蘇達州花崗巖和片麻巖有31~33億年等等。1978年,我國科學家用銣-鍶法測得河北省遷西縣大平寨的變質巖有36.7億年,遷西一遵化地區的變質巖也有34.8億年,這是目前在亞洲大陸上找到的最古老的巖石之一。古老巖石是地球形成初斯的產物,因此,地球的地質年齡應比古老巖石年齡稍長些。經過大量測算和必要的校正,國際上普遍採用45.5億年作為地球的地質年齡。
近年來,科學家測得落到地球上的隕石年齡是44~48億年,宇宙飛船從月球上取回的巖石樣品的年齡是46億年左右,都與地球的地質年齡差不多,說明地球、月球、隕石和其它行星,可能都形成於同一時期。
地球在凝固形成以前經歷過多少歲月?地球的天文年齡有多長?小編認為太陽的年齡大約在50億年以上,太陽和地球等行星組成的銀河系的年齡大約有100億年,河外星系中最老的天體-一球狀星團的恆星年齡大約是140億年以上。根據放射性測量推斷,組成地球的元素可能是60億年前就形成了,而組成太陽的元素大約是500億年前就形成的,恆星系生存和演變的總時間大約在2萬億年以上。