年齡問(wèn)題,這樣解決

1、年齡問(wèn)題 ,這樣解決地球的年齡有 45.4 億年了。沒(méi)錯(cuò)，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(lèi)發(fā)現(xiàn)了，并且用它們解決了關(guān)于地 球年齡這個(gè)難題?，F(xiàn)在的人類(lèi)還用它們探知地球萬(wàn)物的過(guò) 去，甚至宇宙的成長(zhǎng)史呢！原子鐘，客觀到冷酷 說(shuō)到自然事物中那塊隱秘的鐘，我們需要先弄明白，地球萬(wàn)物都是由哪些物質(zhì)構(gòu)成的。地球上的東西多種多樣，數(shù)量無(wú)法計(jì)算，但是這所有的切都是由一百多種不同類(lèi)型的原子構(gòu)成的，比如碳原子、 鐵原子、鈾原子等。同種類(lèi)型的原子的統(tǒng)稱(chēng)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(xì)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(wàn)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(yuǎn)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(jì)時(shí)的呢？ 先來(lái)看看沙漏吧！古人用“沙漏”計(jì)時(shí)，瓶子中的沙全部漏完是一天，漏掉一半當(dāng)然就是半天。有意思的是，物理學(xué)家經(jīng)過(guò)幾十年的研究，發(fā)現(xiàn)每個(gè)不穩(wěn)定元素的原子，也會(huì)像沙漏一樣不斷轉(zhuǎn)化成其他原子，同時(shí)自己的數(shù)量減少。 就比如碳 14，每隔段時(shí)間” 就會(huì)“消失”半，只不過(guò)這個(gè)“一段時(shí)間”有點(diǎn)長(zhǎng)5730 年?？茖W(xué)上通常把 5 730 年稱(chēng)為碳 1 4的半衰期，把那個(gè)“

3、消失”的過(guò)程稱(chēng)為衰變。原子的衰變比率是恒定的，就是說(shuō)無(wú)論周 圍環(huán)境怎樣改變， 這個(gè)衰變比率都不會(huì)改變， 哪怕斗轉(zhuǎn)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(jìn)。有了客觀到冷酷的原子鐘，地球上的萬(wàn)物，以及地球的年齡，甚至宇宙的歷史，人類(lèi)就都可以弄個(gè)明明白白了。好弦，等你來(lái)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(dāng)然既可能是碳 12、碳 13，也可能是碳 14。我們可以換一句話(huà)說(shuō)，植物的生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)源源不斷地吸收碳14。不過(guò)植物體內(nèi)的碳 14 同時(shí)也在發(fā)生衰變，一邊吸收，衰變，這樣樹(shù)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(jīng)擰緊，鐘表開(kāi)始“嘀假如某棵大樹(shù)死了，這就意味著它對(duì)碳14 的吸收停止過(guò)了許許多多年之后，大家想知道，這棵樹(shù)是什么時(shí)候死的？很簡(jiǎn)單，只要測(cè)量它體內(nèi)碳 14 的含量就知道了。如 果大樹(shù)體內(nèi)碳 14 的含量只有平常樹(shù)木中碳 14 含量的一半， 那么你就可以斷定，這棵樹(shù)大約死于 5730 年前，依此類(lèi)推。雖然人不直接從空氣中吸收碳 14，但人會(huì)吃植物， 所以植物體內(nèi)的碳 14 最終也會(huì)在人體內(nèi)累積?？脊艑W(xué)家在測(cè)量 樓蘭女尸的死亡時(shí)間時(shí)，是通過(guò)對(duì)棺材里面的木材、毛布、 羊皮、人骨等分別進(jìn)行碳 14 測(cè)量后，對(duì)比得出距今“ 3800年”這個(gè)數(shù)字的。地球的年齡鈾知道 首先，你得找到

5、一個(gè)半衰期更長(zhǎng)的“鐘” ，對(duì)于地球這個(gè)“長(zhǎng)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(lái)找去，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“鈾238”這位仁兄可擔(dān)此大任， 因?yàn)樗陌胨テ陂L(zhǎng)達(dá) 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(cè)呢？這又是個(gè)大問(wèn)題。難道要找地球誕生時(shí)的植物遺骸嗎？可地球誕生時(shí) 片火海，哪有植物？就算有，也不會(huì)保存至今呀；就算保存 至今，關(guān)鍵是，植物體內(nèi)根本沒(méi)有鈾 238。那么，什么地方有呢？巖石，對(duì)，就是巖石！可問(wèn)題又來(lái)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(cè)一遍？好 吧，就算你有偉大的愚公移山精神，堅(jiān)持

6、測(cè)完了所有巖石，并找到了那塊年紀(jì)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(jīng)不復(fù)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(jì) 40 年代末，芝加哥大學(xué)地質(zhì)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(lái)客隕石。他把這個(gè)艱巨的任務(wù)交給了學(xué)校的一位研究員克萊爾?彼得森。你一定覺(jué)得很奇怪，隕石和地球有什么關(guān)系？原來(lái)，很多漂浮在地球周邊并最終掉下來(lái)的隕石，其實(shí)就是早期構(gòu)成 地球的下腳料，因此保留著原始的內(nèi)部化學(xué)結(jié)構(gòu)。最重要的 是，它們一直在外太空，沒(méi)有受到污染。所以，只要測(cè)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(jīng)有多少鈾238 發(fā)生了衰變，從而就能測(cè)出地球的年齡。隕石大多來(lái)自火星和木星間的小行星帶，少數(shù)來(lái)自月球和火星， 在它們掉落地面之前， 就是大家覺(jué)得很浪漫的流星。隕石通常分為三大類(lèi)：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(jìn)入大氣層時(shí)會(huì)被加熱， 發(fā)出強(qiáng)烈的光和熱， 使它的一部分表面被融化。在這個(gè)劇烈的反應(yīng)過(guò)程中，它們 可能會(huì)被雕塑成各種不同的形狀，有些會(huì)留下像指紋一樣的凹陷。算一算 我們一起來(lái)算一算類(lèi)似的櫻桃存放時(shí)間問(wèn)題就明白了?？鸺t櫻桃（鈾 238），假設(shè) 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(kāi)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(kāi)始其實(shí)有 即 8 顆櫻桃。那現(xiàn)在來(lái)算算，這 8 顆櫻桃存放了多長(zhǎng)時(shí)間？OK，2 顆櫻桃 6 粒核，這跟我們打開(kāi)箱子時(shí)看到的情景模一樣。所以，我們就可以計(jì)算出箱子里的櫻桃大概已經(jīng) 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(lái)的。積累越多，身價(jià)越高 如果說(shuō)碳 14 和鈾 238 是一種基于“消耗”原理的測(cè)年法，那么下面接著要說(shuō)的則是一種基于“積蓄”原理的測(cè)年 法。人類(lèi)的生活中從來(lái)沒(méi)有離開(kāi)過(guò)輻射，這些輻射來(lái)自宇宙射線、地面、建筑物，甚至人體內(nèi)部。同樣，陶瓷也隨時(shí)接 收著輻射， 不同的是， 它們被輻射的時(shí)間要長(zhǎng)得多， 幾百年、 幾千年，甚至上萬(wàn)年。而且，因?yàn)樘沾衫锩婧写罅康慕^緣 晶體，所以它們能把接收到的輻射能量保存起來(lái)。這就意味 著，陶瓷保存的年代越久遠(yuǎn)，它對(duì)輻射能量的積蓄就越多。換句話(huà)說(shuō)，它就越古老，那么身價(jià)也就越高。那么怎么測(cè)定陶瓷里到底有多少輻射能量呢？方法是加熱?？茖W(xué)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(huì)以光的形式釋放出來(lái)。這就是熱釋光現(xiàn)象。最初燒制陶器的時(shí)候，高溫會(huì)把結(jié)晶體中原先貯存的熱釋光