年齡問題,這樣解決

1、年齡問題 ,這樣解決地球的年齡有 45.4 億年了。沒錯，自然界的確存在著天然的鐘一一原子鐘，雖然隱秘，卻被腦袋靈光的人類發(fā)現(xiàn)了，并且用它們解決了關于地 球年齡這個難題?，F(xiàn)在的人類還用它們探知地球萬物的過 去，甚至宇宙的成長史呢！原子鐘，客觀到冷酷 說到自然事物中那塊隱秘的鐘，我們需要先弄明白，地球萬物都是由哪些物質構成的。地球上的東西多種多樣，數(shù)量無法計算，但是這所有的切都是由一百多種不同類型的原子構成的，比如碳原子、 鐵原子、鈾原子等。同種類型的原子的統(tǒng)稱為元素，比如碳 元素就概指所有的碳原子。人還分黃種人黑種人呢，元素也可以再細分，碳元素還能分出碳12、碳 13 和碳 14。在地球上所有

2、的碳中，碳 12 最多，大約占 99%；碳 13 很少，大約 占 1% ；而碳 14，更是少，只占到百萬分之一左右。但是別看碳 14 的量很微小，作用卻極大，且聲名遠播，而它就是我們要找的原子鐘之一！原子鐘，好高大上的名字，可它們是怎么計時的呢？ 先來看看沙漏吧！古人用“沙漏”計時，瓶子中的沙全部漏完是一天，漏掉一半當然就是半天。有意思的是，物理學家經過幾十年的研究，發(fā)現(xiàn)每個不穩(wěn)定元素的原子，也會像沙漏一樣不斷轉化成其他原子，同時自己的數(shù)量減少。 就比如碳 14，每隔段時間” 就會“消失”半，只不過這個“一段時間”有點長5730 年?？茖W上通常把 5 730 年稱為碳 1 4的半衰期，把那個“

3、消失”的過程稱為衰變。原子的衰變比率是恒定的，就是說無論周 圍環(huán)境怎樣改變， 這個衰變比率都不會改變， 哪怕斗轉星移、 滄海桑田，或者你生氣地將它們用油炸、用鐵錘敲，原子鐘 依舊不緊不慢按定律精確而冷酷地前進。有了客觀到冷酷的原子鐘，地球上的萬物，以及地球的年齡，甚至宇宙的歷史，人類就都可以弄個明明白白了。好弦，等你來算大家都知道，大多數(shù)植物都要吸收二氧化碳，而里面的碳”，當然既可能是碳 12、碳 13，也可能是碳 14。我們可以換一句話說，植物的生長過程中會源源不斷地吸收碳14。不過植物體內的碳 14 同時也在發(fā)生衰變，一邊吸收，衰變，這樣樹身體里的碳 14 始終保持著收支平衡 了，只剩下衰

4、變一一注意注意！ 發(fā)條已經擰緊，鐘表開始“嘀假如某棵大樹死了，這就意味著它對碳14 的吸收停止過了許許多多年之后，大家想知道，這棵樹是什么時候死的？很簡單，只要測量它體內碳 14 的含量就知道了。如 果大樹體內碳 14 的含量只有平常樹木中碳 14 含量的一半， 那么你就可以斷定，這棵樹大約死于 5730 年前，依此類推。雖然人不直接從空氣中吸收碳 14，但人會吃植物， 所以植物體內的碳 14 最終也會在人體內累積。考古學家在測量 樓蘭女尸的死亡時間時，是通過對棺材里面的木材、毛布、 羊皮、人骨等分別進行碳 14 測量后，對比得出距今“ 3800年”這個數(shù)字的。地球的年齡鈾知道 首先，你得找到

5、一個半衰期更長的“鐘” ，對于地球這個“長命百歲”的大家伙，碳 14 僅 5000 多年的半衰期明顯不夠用。哪種鐘才合適呢？找來找去，科學家發(fā)現(xiàn)“鈾238”這位仁兄可擔此大任， 因為它的半衰期長達 44.7 億年， 衰變 之后成為穩(wěn)定的鉛 206。地球之“鐘”算是找到了，可怎么去測呢？這又是個大問題。難道要找地球誕生時的植物遺骸嗎？可地球誕生時 片火海，哪有植物？就算有，也不會保存至今呀；就算保存 至今，關鍵是，植物體內根本沒有鈾 238。那么，什么地方有呢？巖石，對，就是巖石！可問題又來了，你怎么知道哪塊巖石最老呢？難道要把地球上的每一塊巖石都測一遍？好 吧，就算你有偉大的愚公移山精神，堅持

6、測完了所有巖石，并找到了那塊年紀最大的巖石，但是你能斷定這塊巖石是地 球的同齡“石”嗎？在地球誕生之初就出現(xiàn)的巖石，很可能 已經不復存在， 它們要么被壓碎， 要么被融化， 抑或被重塑。怎么辦？20世紀 40 年代末，芝加哥大學地質教授哈里森 ?布朗靈光一閃， 想到了解決辦法： 要不試試那些天外來客隕石。他把這個艱巨的任務交給了學校的一位研究員克萊爾?彼得森。你一定覺得很奇怪，隕石和地球有什么關系？原來，很多漂浮在地球周邊并最終掉下來的隕石，其實就是早期構成 地球的下腳料，因此保留著原始的內部化學結構。最重要的 是，它們一直在外太空，沒有受到污染。所以，只要測量一塊幾乎和地球同齡的隕石樣本里面的

7、鈾 238 與鉛 206 的比例，就可以知道在它身上曾經有多少鈾238 發(fā)生了衰變，從而就能測出地球的年齡。隕石大多來自火星和木星間的小行星帶，少數(shù)來自月球和火星， 在它們掉落地面之前， 就是大家覺得很浪漫的流星。隕石通常分為三大類：石隕石，主要成分是巖石；鐵隕石， 大部分成分是鐵與鎳；石鐵隕石，成分既有大量的巖石也有 金屬。流星體在進入大氣層時會被加熱， 發(fā)出強烈的光和熱， 使它的一部分表面被融化。在這個劇烈的反應過程中，它們 可能會被雕塑成各種不同的形狀，有些會留下像指紋一樣的凹陷。算一算 我們一起來算一算類似的櫻桃存放時間問題就明白了?？鸺t櫻桃（鈾 238），假設 10 天為櫻桃的半衰期

8、，也就是 每隔十天，櫻桃腐爛一半，而且腐爛得還很徹底，只剩下櫻2+6桃核（鉛 206）?，F(xiàn)在我們打開箱子，發(fā)現(xiàn)有 2 顆完好的櫻桃 和 6 粒櫻桃核。于是我們就知道，箱子里最開始其實有 即 8 顆櫻桃。那現(xiàn)在來算算，這 8 顆櫻桃存放了多長時間？OK，2 顆櫻桃 6 粒核，這跟我們打開箱子時看到的情景模一樣。所以，我們就可以計算出箱子里的櫻桃大概已經 存放了 20 天。地球的年齡也就是根據(jù)隕石樣本里鈾和鉛的 比例倒推出來的。積累越多，身價越高 如果說碳 14 和鈾 238 是一種基于“消耗”原理的測年法，那么下面接著要說的則是一種基于“積蓄”原理的測年 法。人類的生活中從來沒有離開過輻射，這些輻射來自宇宙射線、地面、建筑物，甚至人體內部。同樣，陶瓷也隨時接 收著輻射， 不同的是， 它們被輻射的時間要長得多， 幾百年、 幾千年，甚至上萬年。而且，因為陶瓷里面含有大量的絕緣 晶體，所以它們能把接收到的輻射能量保存起來。這就意味 著，陶瓷保存的年代越久遠，它對輻射能量的積蓄就越多。換句話說，它就越古老，那么身價也就越高。那么怎么測定陶瓷里到底有多少輻射能量呢？方法是加熱?？茖W家發(fā)現(xiàn)，把陶瓷加熱到一定溫度后，陶瓷里面積 蓄的能量就會以光的形式釋放出來。這就是熱釋光現(xiàn)象。最初燒制陶器的時候，高溫會把結晶體中原先貯存的熱釋光