科學家們是怎樣推算出一顆星球的誕生時間的?

如下圖,他們怎麼知道地球已經誕生了45億年,又如何推算出其他星球的誕生時間和壽命?


大部反對 @高梓然 的回答,有些內容可能具有誤導性,回家慢慢寫。
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說下我為何反對,順便說明我的觀點。先說恆星方面:

看表面物質的元素。老的星體表面元素是氫氦等元素,新的星體表面是重核,比如鐵。

表面物質的元素並不是恆星年齡的可靠參照。首先,在天文學裡,除了氫氦都被稱為「金屬」。宇宙大爆炸之後,經過太初核合成,宇宙里的元素主要是氫氦,還有極少量的鋰。恆星可以根據所含金屬量的不同,大概分為第一第二第三星族。

宇宙中第一批形成的恆星屬於第三星族,它們被認為幾乎不含有任何金屬,不過現在還沒有太多的觀測實例,因為它們大多是大質量恆星,主序星時間很短,若要觀測需要看向遙遠的可觀測宇宙盡頭,才可能看到宇宙大爆炸早期的恆星,難度很大。

第二星族的恆星則是混雜了第一星族恆星的殘骸形成的,在銀河系中一般存在於核心或者星系暈里。大質量的第一星族恆星演化和爆發時,都會由核反應產生大量的金屬,所以第二星族的恆星金屬丰度會高一點。不過相對於第三代的第一星族恆星,金屬丰度要低得多。

太陽屬於第一星族,在銀河系中一般存在於旋臂里,所含金屬來源於之前第二第三星族恆星的爆發,所以金屬丰度明顯比較高。比如太陽的金屬含量是1.6%左右。不過即使是太陽,表面(光球)的金屬丰度也只有不到2%,所以遠稱不上表面是重核。

從上面也可以看出,如果不考慮光速有限,把觀測到的恆星光當成是即時到達地球的話,可以得出老的星體(先形成的第三星族)表面是氫氦,新的星體(後形成的第一星族)表面是重核的結論。但是光速是有限的,我們現在(間接)觀測到的第三星族恆星都距離遙遠,考慮到這個距離,它們可能其實只是剛剛形成了幾十萬年的年輕恆星,只是光芒現在才傳播到我們這裡。而第一星族恆星比如太陽,已經形成了50億年,相比而言其實是很老的恆星了。所以表面物質的元素不是可靠的判斷依據。

某些情況下,可以用這個判斷哪顆恆星年齡大的例子是:(引用自果殼網 天體的年齡是如何被確定的?@MQQ)
「其實對於小質量恆星而言,其內部的聚變是不足以產生比較重的金屬元素的(比如鐵)。只有大質量恆星才能生產金屬元素,並在恆星死亡時通過超新星爆發
等方式將金屬元素散布到各處。早期宇宙整體金屬量是非常非常低的,隨著時間流逝,越來越多大恆星形成並死亡,使得宇宙環境中的金屬量不斷提高。

那麼如果我們觀察到一顆金屬量高的小質量恆星,說明了什麼呢?這說明當這顆小質量恆星形成時,其形成環境里已經含有大量金屬元素了,因此它極可能是最近才形成!反之,極低金屬量的小恆星很可能是在早期極低金屬量的環境里形成的,它現在已經很老很老了。」

看密度,恆星演化的軌跡是主序星,紅巨星,白矮星等,各個時間段密度大不相同。

部分正確。恆星演化不同階段,平均密度確實大不相同。比如紅巨星的密度要遠低於主序星,而白矮星則遠高於主序星的平均密度。不過與其說密度決定了年齡,還不如說演化階段決定了密度,因果倒置了。

所以恆星的年齡是如何確定的?需要綜合考慮恆星的光譜、絕對光度、質量和金屬丰度。通過光譜和絕對光度可以確定恆星在赫羅圖中的位置,也就是恆星的類型和演化階段。而根據質量可以確定恆星的演化過程,決定了核反應和金屬形成的速率。然後根據光譜中測量的金屬丰度和演化階段就可以確定恆星的大致年齡。

再說行星方面:

至於看行星,我們把行星看成恆星噴射物質所組成的星體。

這句看起來其實沒什麼錯誤,不過需要指出恆星噴射物質指的是前代恆星噴射的物質,並不是現在行星系中央恆星噴出的物質。根據行星系形成的星雲說,中央恆星和行星都是從原始星雲中形成的。原始星雲首先收縮形成原恆星,然後剩餘物質通過吸積形成各個行星。

那麼恆星不同時間段噴射物質的元素和密度不同,所以可以推斷出行星的形成時間。
一般軌道較遠的行星,是恆星較早時刻噴射物質組成。
從恆星噴射物質到形成穩定軌道所需要的時間也是可以計算的。

上面說過了,行星是在原恆星形成後通過吸積形成的,只是由於距離中央恆星距離不同,所以行星的組成也不同。以太陽系來說,類木行星是因為原始太陽強烈的星風把氫氦等輕元素吹得遠離太陽,才在較遠的軌道形成,留下來的重元素形成了類地行星。並不是恆星以前噴出來物質跑遠了形成軌道遠的行星,最近噴出來的物質形成了軌道近的行星。第三點說的形成穩定軌道的時間也不用計算了,因為前提就錯了。

那行星的年齡是如何計算的?對於有岩石類結構的行星來說,可以通過測量岩石中放射性同位素的含量來測定(鈾鉛測年法),和碳14測年法類似,不過前者可以測量各種物體的年代,後者只能測量含有有機物岩石的年代。通過這種方法,科學家測定出了地球上最老的礦物大概是44億年前形成的,而因為像地球這樣大型的行星早期表面都是熔化的岩漿,沒有固態礦物形成,所以年齡還會比44億年老。通過測量太陽系形成時期的小行星的年齡(掉落地球成為隕石),確定最老的隕石大概是46億年。因為這麼小的小行星熔化的階段很短,可以認為這就是行星開始形成的時間段。而對於類木行星,它們沒有固體表面,所以無法測定具體的年齡,只能根據測量出的隕石年齡和太陽系形成模型估算

對於其它地外行星來說,也可以根據太陽系形成的理論,既然行星和恆星的年齡差不多,只要測定了恆星的年齡,行星年齡也可以推算了


聽說,聽說而已啊,卻沒有親見,行星大約是這:

來自:Astronomy: Planets in chaos : Nature News Comment

樣形成的,粗略的估計的話和恆星年齡差不多,認真的計算也有一些綜述

那麼恆星年齡怎麼估計呢,恆星演化會在赫羅圖上有個體現,幾乎看看在圖上的位置就知道這個恆星什麼類型,陽壽幾何

但這些和你說的這個事情沒關係,這個行星系統很有名 PSR B1620-26 b ,在一個球狀星團 Globular cluster ,這個球狀星團也很有名叫做 Messier 4 以下簡稱M4,這個M也很有名,不過我不打算挖下去了,球狀星團的形成方法是有一個巨大的分子雲碎裂成一堆恆星,測測恆星年齡就可以了

回到你說的這個行星系統,這當初是個大新聞:

首先有一個行星圍著恆星轉,這個恆星,不巧,在M4,一個充滿恆星的球狀星團里

球狀星團里恰好有那麼一個中子星被這個恆星路過了一下,恆星就走不動了,跟著一起轉

恆星後來成了矮星,噢,白的,白矮星,和中子星繞轉,中子星吸積物質成為pulsar(這個過程簡單的說是磁場轉圈後感應出電場成為電極加速電子,能量過程是自轉的能量成為輻射的能量,所以如果不能及時補充能量,比如萬一中子星不能及時吸積補充能量,就漸漸不是pulsar了,這個過程也很複雜,有興趣可以問@張文達 ,嗯,我正在問)

之後成為你看到的新聞翻譯的新聞報道的觀測結果,他們一查這個球狀星團年齡,127個億年 http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0205087v1.pdf

接下來,就有了你放在問題里的這半張照片


雖然我可以只回答鈾鉛測年法五個字,但是這次我決定多說一下。
原帖地址,請直接看water five 對知乎上一個問題的回答的第二個故事
有人在不經意間或是在世界上絕大部分人都毫不知情的情況下拯救了世界嗎? - 歷史

第二個故事:


本文截圖來自2014年FOX和國家地理聯合製作的3億美金的紀錄片巨作

《宇宙時空之
旅》(COSMOS:A SPACETIME
ODYSSEY)第七集,這部紀錄片我的評價是:「這才是我心中的三體特效」,這部片子NB到什麼地步吧,我前不久看IMDB,這部片子在電視劇分類排名
高達9.4,當時排名第二名,超越第三名的《權力遊戲》僅次於《絕命毒師》

20
世紀40年代,剛結束二戰,芝加哥大學的地質教授哈里森-布朗突發一個設想,覺得十分有趣,但是也僅僅停留在有趣上,這個問題並不能有足夠的誘惑力去親自
探尋,花費他自己的寶貴研究時間,所以他選擇了一個兩全其美的方法,抓了學校的一個研究生當小苦力,讓他去研究這個問題:研究生名叫克萊爾-帕得森,愛荷
華州一位郵遞員的兒子,天性叛逆,學校表現一般,人長得也又土又挫,丟人群里也馬上會看不見。

(動畫里帕特森長的是這樣)

(動畫里帕特森長的是這樣)


當時哈里森布朗「哄騙」克萊爾-帕特森去做他這個項目時這麼說:

「小帕,唉,你不介意我叫你小帕不。」


帕特森呆萌木訥的點點頭。


「你結婚沒有?」


「我結婚了,我妻子勞拉是一個化學家,我們曾經一起給曼哈頓計劃打過工」

哈里森滿意的笑了:「很好很好,小帕~嘿嘿,我知道你不是地質學家,很可能還分不清長石和花崗岩,但是我聽說你使用質譜儀很在行?小帕?」


帕特森再次呆萌的點點頭

「小帕,這些是鋯石,比針尖還小,裡面有很少量的鉛,我希望你能測量出這些鋯石裡面鉛同位素的丰度」


帕特森獃獃的看著老師,因為他不是這個專業的,不知道要不要接受做這個小作業。

哈里森一看他的遲疑,馬上拿出他的招牌本領,胡蘿蔔蜜糖一樣的口盾術,他一本正經語重心長的說:


「小帕!!這可不是一個簡單的作業啊!」


帕特森看著老師,很好奇。

哈里森繼續說:

「如果成功測量出在鋯石中的的鉛同位素丰度,你就能用相同方法測量隕石中的鉛同位素丰度。」

哈里森頓了頓,壓低了聲音深邃的說:「

「你如果這個Thesis成功了,You Will Be Famous!!!」哈里森把Famous加了重音,因為你將會是測量出地球年齡的那個人!!!狂霸酷帥屌有木有!!!!小帕同學是不是把持不住很有興趣!!!!」

(哈里森老師歷史上肯定不是這麼對帕特森說的,不過為了喜劇效果,讀起來不累,先這麼寫了,大意差不多)

如何推測地球的年齡?

《莊子·內篇·養生主第三》里有曰:「生也有涯,而知也無涯。以有涯隨無涯,殆已。」


人類有限的幾十年的生命去推算地球的年齡?多麼可笑荒誕!!人類以為自己是誰!?這種宇宙尺度的對比讓人類無比卑微渺小,但是人是一種偉大的生物,雖然人
的生命是比瞬間還要短暫,但是人類的大腦可以藉助成倍於自己的力量去了解億兆於自己的這個世界,這也是為什麼物理和科學的永恆迷人的魅力,令人無數人朝聞
道夕可死。最後人類的確找到了以有涯求無涯的方法:

20世紀有個偉大的發現,在幾十年里,測量每种放射性元素轉變成另一種元素所用的時間,
物理學家發現每個不穩定元素的原子,衰變比率是恆定的,就是說無論周圍的環境的改變,這個衰變比率都不會改變,用鎚子砸,用油炸,甚至氣化,原子鐘依舊按
照這個定律走的不緊不慢,哪怕你斗轉星移滄海桑田物是人非,從地球誕生到恐龍滅絕,原子時鐘精準無比,客觀到冷酷,所以要了解我們的地球母親的年齡,沒有比測量鈾原子更好的方法了。

例如只要知道了岩石中鈾衰變成鉛的比率,就可以知道這塊岩石存在了多久。
頭裡面某些原子具有放射性,它們自然而然發生衰變從而變成其他元素,鈾原子首先變成 (Db)原子,平均來說要耗費十幾億年時間,
(Db)原子很不穩定,大概1個月左右會變成鏷(Pa)原子,然後1小時候後又變成其他原子,大概經過10次的核轉變,來到衰變鏈的最後一環,一個穩定的
鉛原子,鉛將不再會發生變化。

看似完美的解決方法,但是有個問題:你如何才能得到一塊在地球形成之初就存在的岩石?你走在路邊撞到腳的那些的石頭可不是地球誕生之初就形成的唉。應該說地球上基本不存在這些岩石了,要不被壓碎了,或者被融化了,要不就重塑了,哪裡去找和地球母親同歲的石頭呢?

有一個地方能找到,那就是天降禮物:隕石。


只要測量一塊幾乎和地球同齡的隕石樣本裡面的鉛原子,就能得出地球的年齡了。

芝加哥大學的哈里森-布朗1947年首次提出了這個假設,於是就把這個小作業交給了帕特森。

帕特森這個淳樸天真的研究生被老師口盾後,雖然不明白他在說什麼,但是他覺得他挺有道理,好厲害!就羞澀的說:「那我試試看吧。」

然後哈里森開心的說了所有老師抓學生幹活都會說的那句甜蜜的話:「哎喲,小帕,我相信以你的能力那不是小菜一碟?加油哈!愛你么么噠。」

這是一句很輕描淡寫的客套話。但是就因為這句輕描淡寫的話,帕特森同學打死都想不到的,這個小小的作業,他的人生發生了重大的改變,世界發生了重大的改變,人類的命運也將要發生巨大的改變。

哈里森老師如果知道接下來三十年後發生的事情,他一定會把「給我一句話,我將要撬動整個人類的歷史!」作為他的座右銘。

當然這個小作業對帕特森的人生來說,第一個至關重要的影響是:這個小作業最後不得不成為了他的研究生畢業論文課題,然後坑害了他七年才找到答案完成這個課題,拿到他的博士學位。

為什麼這個哈里森認為極其簡單的小作業會耗費那麼長時間?

是因為帕特森對鋯石鉛含量做等精度測量時候發現,相同微粒的鉛含量的結果數值,每次都偏差很大。也就是說,帕特森每次測量,鋯石里的鉛數值都不一樣,這可愁壞了帕特森,就像沒有了一把標準的尺子,連一個恆定的參照物的數值都沒有,如何去測量隕石和地球的年齡?!


帕特森窮盡腦汁,最後發現,影響實驗結果的最重要因素,可能是實驗室或者空氣里存在鉛,影響了實驗結果(那個時候可是沒過濾設備的),更何況帕特森所在的實驗樓是全學校最爛最年久失修的,鋯石里只有幾百萬個鈾原子,空氣里的鉛數量遠遠大於這個數值,在這種和空氣和環境直接接觸樣本的情況下顯然是沒辦法測量出正確的結果的。


帕特森隨後變成了一個清潔工,拖地擦洗,反覆打掃他破舊的實驗室,盡量讓他的實驗室變得無鉛,但是最後的結果還是偏差百倍。


帕特森想到了他必須用酸來煮容器和工具,並提純化學原料,進一步降低實驗室中的鉛含量,這個過程像我們小時候用搭積木一樣,一不小心觸碰就倒下重來,譬如萬一有個熊孩子或者二貨學生打開他實驗室的門,問廁所在哪裡,那他經常幾個月的清潔實驗室心血毀於一旦。

無論帕特森如何清洗消毒,都沒解決問題。

「易如反掌你妹啊!!!」帕特森心裡奔跑著無數個草泥馬問候哈里森。

帕特森想開始設計一種全新的實驗室-超級潔凈室,但你想他的實驗室都如此破舊,哪有人會給他這個經費和機會呢。


這個機會直到他的坑貨老師哈里森調任加州理工時候才得以實現,哈里森不知道是不是良心發現覺得坑帕特森坑的有點厲害了,於是邀請他一起去加州理工

帕特森這個「易如反掌」的課題的研究,已經過去了六年,這六年的歲月他沒有能有機會調查到鋯石中的鉛數值,大部分的時間在堅持不懈尋找,並消滅了許多對儀器造成鉛數值影響的源頭。


特森在真理的大門外,像一個苦行僧,或者說更像是一個勞碌中日的清潔工,洗衣服、掃地、拖地板,把真理大門外的瓷磚清潔了了一圈又一圈,始終無法觸碰到真
理的大門,一個人六年的時光就在做這種看似沒有意義的事情,重複著實驗的第一步,第一步,還是第一步。在第七年,帕特森終於能完成它的心愿:在加州理工制
造出第一個超級潔凈室(實驗的超潔凈室無塵環境概念起源自他),他終於能有機會碰到真理大門的門把手了,他終於能有機會測量出鋯石的鉛含量,也終於能測出
當時老師給他的隕石中鉛的含量了,他也終於有機會去找到那個易如反掌」的真理的答案:找出地球的年齡。

在一個夜深人靜的晚上,帶著加州理工超級潔凈室里得到的數據,帕特森來到伊利諾伊州的阿拉貢國家實驗室,輕輕的按下了真理的門把手,真理的的光芒從門縫中透出,帕特森瘦弱的身軀終於進入到了真理的大門,他即將以一個人類的肉身,用對宇宙來說轉瞬即逝的光陰,探知到行星、宇宙、地球,和整個太陽系的秘密——地球的年齡。

帕特森鄭重的穿戴防護服,按下了按鈕「嘿,小傢伙,我們要開始氣化你(隕石)了」

質譜儀利用磁場將要樣本中的元素分離,從而使各種元素可以被量化,這就是解開地球真實年齡之謎的最後一環。

(這段影片中動畫和音樂處理的極其感人,當時我就QAQ)

邊做著數據,帕特森邊喃喃自語到:

「感謝所有做出過貢獻的科學家們」

「感謝地質學家們」

「感謝查爾斯-萊爾」

「感謝邁克爾-法拉第」

「JJ-湯姆森(發現電子)」

「歐內斯特-盧瑟福(核物理之父)」

帕特森眉毛一揚:

「也感謝哈里森-布朗(他的」坑貨「老師,研究如何分開環和鈾)」

帕特森飛快的做著計算

當他畫下最後一根線時候,他輕輕的說:

「地球的年齡是45億年」

我們成功了」

當知道地球年齡後,帕特森像個孩子一樣奔向愛華達州母親的家,他想把他七年獲得的成果和他母親分享——地球的真實年齡。當然,由於太過激動,心跳的如此的劇烈,被送到了醫院進行搶救。


帕特森打開了真理的大門,這項發現為他帶來什麼獎勵么?


你說諾貝爾獎?


當時諾貝爾物理和化學獎都沒有興趣投給新興的交叉地質學領域,物理的評委不認為他的研究屬於物理,化學的評委也不認為屬於化學。45
億年這個數字,直到十幾年後才放進地質教科書中,即便如此,,在過去30年中超過50本教科書中,只有4本在提到地球年齡這個數字時候提到帕特森這個名
字,據說有的書還拼錯了他的名字。他只是個貧窮的小講師,更要命的是,為了全身心投入研究,無暇參與終身教授的職稱申請,這卻嚴重影響到了他的後面的人
生。

真理的價值從來不是用金錢來衡量的,也不是任何東西能夠獎勵的,真理的價值可以說等於零,萬物之始,通往終極,人類從來不擁有真理,只有少數人能窺探真理的一角。

但是真理還是恩賜給了帕特森一個東西作為天大天大的獎勵,是什麼獎勵呢:



個超級超級天大的麻煩,他當時並不知道,自己的這項耗費7年,看似對99.999999%的人來說完全沒用的研究成果,妨礙了某些世界上最有權勢的人。當
然帕特森更不知道,在他還是那個研究生,答應哈里森那個「易如反掌」的作業時候,已經手握那個紅色的按鈕,將要選擇是否拯救人類。當然,對帕特森來說,他
在無意識中拿到紅色按鈕的瞬間,早就毫不遲疑按下了那個「YES」,因為帕特森就是這樣的人,一分鐘一秒一瞬間都不用懷疑,帕特森就是這樣的人。

帕特森發現的「地球的年齡」包含著什麼樣的秘密,以至於妨礙了某些世界上最有權勢的人?畢竟對你和我來說,地球的年齡有45億年似乎並不影響我們的生活,所以,我們也不是有權勢的人,我們是被有權勢的人迷惑和遮蔽真相的普羅大眾,所以有權勢的人能統治無知的我們。

聽起來好像是一個超級宏偉的科幻小說和陰謀論,似乎故事應該是:帕特森像邏輯那樣,不小心揭示出了宇宙文明的終極奧秘,將要遭到地球和宇宙人致命追殺。

當然小說終歸是小說,

「最有權勢的人」是誰呢?

有的人會猜是不是宗教勢力?

得知地球的年齡雖然的確讓帕特森收到許多神創論者的抨擊,不過現在20世紀畢竟不是布魯諾的時代,何況帕特森那麼沒存在感,所以答案不是宗教。

在美國,最有權勢的人不是政客和總統,而是那些財閥和巨頭。

帕特森得罪的「最有權勢的人」,就是美國的整個鉛工業和石油工業的巨頭。

他們自然對地球的年齡有45億年這種廢話沒有一絲一毫的興趣,讓他們惶恐的是帕特森的研究過程以及所使用的研究工具——鉛,帕特森知道了一個他不該知道的東西。

土星,Saturnus,這個單詞在古羅馬是農神、;薩圖爾努斯,羅馬最古老的神祇。農神之外還有一個含義:「GOD OF LEAD,鉛神」。(有興趣可以查鍊金術與天文學相關的文章,很有趣)

古羅馬人對鉛有極為狂熱的追捧
這種奇妙的金屬萌萌噠,它製作的器皿,光亮閃爍,不像銅器那樣產生令人討厭的綠銹,貴族們愛喝的葡萄汁中若加上這種金屬粉,可以除掉酸味,還可使酒醇香而
甜,人們發現飲用用鉛容器喝水,水有一種「迷人的甜味」(很好奇這個形容詞……都忍不住想喝一口試試看……),鉛還有止瀉的效果,當然對愛美的人來說,這
種金屬粉製成的化妝品,可讓貴族夫人們的皮膚更白……簡直是神恩賜的最棒的東西!!

當我們現在閱讀到這些文字,腦海里浮現出這幾個字:古羅馬人集體選擇奔向腦殘。腦殘不是一個形容詞,而是確確實實,鉛中毒帶來的全身性致命神經毒害。

當然羅馬人在鉛上乾的最腦殘的一件事是:「水管」這個單詞Plumb,來源自拉丁文的鉛。羅馬人居然腦殘到了拿鉛去造引以為豪的羅馬地下管道!!!現在想想,如果放到現在,這是多麼宏大壯觀又富有深謀遠慮的慢性集體殺人方法。

有許多文獻專門研究羅馬帝國的滅亡和鉛中毒之間的重要關係,這裡不再累述。

我們吐槽羅馬人瘋了!用鉛做餐具和水管!其實更可怕的是,在帕特森所在的20世紀中葉,公眾對鉛的理解和古羅馬人沒啥兩樣,當然我這裡說到是「公眾」,鉛對人體巨大的毒害的認識,人類早就已經開始了解,但是為什麼明知鉛有毒還要使用?是因為鉛便宜、好用、延展性好、製造簡單,而鉛中毒是需要一個累積過程的,而能接觸到這些計量的,往往是礦工和處理鉛的工人,這些人的性命?WHO CARE?他們是社會最低賤的人,鉛的好處我來享用,鉛的危險讓他們來承擔!即便是現在,我們還是這樣的「公眾」,我們對皮革處理化學中毒的工人毫不在意,對吸入粉塵得了矽肺無葯可醫活活悶死的礦工選擇視而不見,他們的性命毫不重要!

進入20世紀,有一個重要的產業發展了,那就是廣告業,含鉛油漆廠商們僱傭剛萌芽的廣告業者向消費者灌輸鉛對兒童是無害的。


當然這看起來影響不是很大,但是資本的逐利可以泯滅良心,科學家也不例外,後來成為美國化學會主席和擁有「地球史上對大氣影響最大的生物個體」和「歷史上殺戮最多的個體」這兩個華麗麗閃瞎人頭銜的氟利昂的發明者:托馬斯-米基利,夥同通用汽車老闆查爾斯-凱特靈,將四乙基鉛,作為抗爆劑為噱頭添加到汽油中。(發動機有爆震現象,93號和97號汽油的差別不在於純度,而是辛烷值的差別,這個問題其他知乎答案有提到)


四乙基鉛和普通的鉛不同,它更具致命性,皮膚接觸半杯就會致命,雖然現在公眾對神經毒素爆發發狂而死的乙基公司工人毫不在意,但是為了利益,宣傳的作用就體現了,這時候,不再是廣告報紙和兒童畫,他們動用了至今屢試不爽的方法:他們需要一個懂科學的權威,安撫民眾,提升鉛的形象。他們找到了一個合適人選,羅伯特-基歐博士,這也是人類第一次,利用科學權威來掩蓋對環境和公共健康的威脅。

基歐博士說:「鉛本身就存在自然環境中!當然,雖然對一線工人有影響,但是對公眾絕對沒任何影響!並且沒有任何證據表示鉛對公眾的影響對不對!?這種程度鉛就如同12月的雪一樣的自然,不會污染環境!」

幾十年來,沒有人反駁過他們一句。

直到那個傻傻的克萊爾-帕特森開始研究,地球的年齡。

當時帕特森也和普通科學家一樣,認為鉛是自然普遍存在的,然而作為像他那樣的科學家,比別人多走了一步,在對實驗室鉛干擾排除的過程中,他開始研究鉛是如何傳播的,依靠美國石油組織的科研撥款,他仔細研究了海水中深層和淺層中鉛的含量(真是個巨大的諷刺)

帕特森又一次發現他的原始數據無法解釋了:深海中鉛只有少部分,但是在淺水和水面上,鉛的含量高出幾百倍,帕特森發現了一個驚人的事實:淺層海水中這些鉛是近年才出現的。那什麼能給全球的海洋帶來那麼多的鉛?

帕特森和他的坑貨老師哈里森在偶然中談起這個問題,帕特森提出了他的假設:哈里森,我了解這些鉛是哪裡來的,它來自含鉛汽油。

哈里森聽完沉默了許久,然後說:Well,小帕,這個有點麻煩了,因為我們所有的研究資金都是從他們(石油組織)那裡來噠。

帕特森也沉默了,他明白自己即將做一個重要的選擇,當然他毫無疑問做出了那個選擇:他立即著手發表學術論文,對含鉛汽油做出討伐。

這個選擇意味著什麼呢?三天之後,當他回到家,發現家裡早就有數個西裝革履,皮鞋鋥亮的黑衣人在等著他。


「Dr帕特森,很高興見到你,你的研究成果很驚人,你有什麼需要我們的贊助么?」


「我……我想有機會去極地獲取冰心,來研究遠古時候的鉛含量……」帕特森說

黑衣人眉頭一皺,冷笑:「鉛?你的工作已經結束了,是時候去研究別的元素了,實際上我們有能力去資助你無限制的去研究其他方面,是無限制的。」

「鉛是一種神經毒素,當你們從工廠里運輸出來的時候,等於在運送化學武器,你們覺得這些鉛從排氣管中排出後去了哪裡呢?想想這會對我們和我們的後代產生什麼影響?你要把上百萬噸的毒氣排到我們呼吸的空氣中么!!就算我的研究不能使你們停產,以後還有科學家能夠做到!」


帕特森的激動讓這次威逼利誘不歡而散,看到這裡,我原本以為石油巨頭會選擇暗殺方法來干這種硬骨頭,不過看起來他們處理問題還是比較「文明」的,或者說是讓帕特森比死更難受。如果他選擇屈服,向石油業投降,他可以回到自己學熱愛的學術領域,擁有無限的資金繼續研究。

首先,來自石油行業的贊助一夜之間消失的無隱無蹤,意味著帕特森所有研究被迫中斷,更要命的是我之前說過,帕特森終其一生都專註於研究,無暇顧及申請終身教授,也就意味著他這個可憐的技術崗位人員,能被人隨時踢走,捲鋪蓋走人,毀掉他作為科學家的一生,而加州理工的董事會裡,就有好幾個石油巨頭,他們不斷的施壓給帕特森,並不斷慫恿董事會讓他滾蛋。

帕特森是那種越不讓他去研究,他就越要去研究的科學家,這種固執,也造就了為什麼他能七年時間,只為了尋找一個答案「地球的年齡」。為了調查鉛,他的人生足跡遍布從格林蘭到大西洋,他來到南極向下挖掘200公尺,找到冰心,通過對冰錐中幾百萬年前氣泡中空氣的研究,帕特森發現現在空氣中鉛含量是過去的幾百倍

在對地球年齡的研究中,帕特森無意中發現了一場規模空前的毒害污染的證據。而被工業巨頭僱傭的科學家們,卻對公眾說「不用擔心」。所有人都認為帕特森是一個騙子,帕特森耗盡數年,不斷的把論文和成果投向雜誌和寄給政府高官。

終於,在一名州議員的幫助下,政府於1966年主持了關於鉛的聽證會,為了干擾聽證會,巨頭們特地運作,把聽證會選在了帕特森在南極洲的時間。但他出人意料的在第五天出席了。

聽證會上,石油公司的律師不斷咆哮:基歐博士是這個領域最權威的最有經驗的,而他,帕特森,他什麼都不是。他們一再強調和鄙夷帕特森只是加州理工學院的一名小小的技術員,在圈子裡沒有任何實際的學術地位。


果在電影中,劇情結尾,應該像是《永不妥協》那樣,帕特森慷慨激昂,法官落錘,判決石油公司敗訴,然後所有參與這場鬥爭的人相擁在一起。或者是想電影《辯
護人》那樣結尾,有一百多個律師和科學家站在帕特森的背後,隨著點名起立,讓人熱淚盈眶。人們總喜歡看一個英雄依靠一己之力,對抗邪惡的巨頭,拯救世界,
然而在現實中,帕特森這樣的普通人不會像超人那樣雙手一舉,停止前進的火車,或者像亨利那樣,只用扣動扳機,就能在一瞬間改變命運,拯救人類。帕特森所做
的,卻是緊緊拽著火車,用盡所有的力氣,用那一點點微不足道的阻力,努力讓火車停下來。這些阻力相比火車巨大的慣性和動力,顯然微不足道,但是卻在一點一
滴中使火車慢了一些,然後再慢了一些,經過漫長的時間,這輛發瘋的火車終於停了下來,但是帕特森和石油公司鬥爭了20年,在80年代,鉛才被禁止在美國消費品中使用。

這位找出地球年齡的人,同時也造就20世紀,最偉大的公眾健康的勝利。



短几年,美國人血液中的鉛含量降低了75%,數百噸的毒氣被禁止投放在我們日夜呼吸的空氣中。我們現在實在無法想像,如果汽油和日用品沒有無鉛化,那對人
類平均壽命有什麼致命影響,可以說帕特森間接拯救了無數人的生命。幾年後,帕特森死於哮喘,據說他因為哮喘需要長期使用激素,骨質已經完全疏鬆,身高也縮
短了5英寸,後半生在病痛的折磨中,與石油巨頭對抗。

如這一集的結尾,主持人說:

「現在,科學家又發出了其他環境的警告,既得利益集團依然僱傭他們自己的科學家繼續混淆視聽,但是到頭來,大自然是不會被謊言屈服的。」

知名的地質學家甘特-福爾評價:「帕特森是一個聖人,他取得的成就應該是牛頓以下,伽利略以上」。然而直到如今,提到克萊爾-帕特森,絕大部分人都不知道這麼一個偉大的英雄,他低調了一輩子,甚至據說在某期《自然》雜誌上,名字被拼錯,被當做了女人。

我很喜歡余華寫的一句話:「為了不讓真理的路上人滿為患,命運讓大多數人迷茫。

在帕特森開始他的人生之前,或許命運和真理曾經問過他這些個問題:



將要為一個不經意的問題的答案耗費你的人生,這個答案對大多數人來說毫無意義,它除了給一瞬間的機會窺見真理,但卻不會給你帶來任何名利,相反,你會得罪
世界上最有權勢的人,和他們周旋到底,你將在貧困中度過你的一生,你的成果將要十幾年後被確認,然而大部分人依舊視而不見,你的名字不會被人們詠唱,但是
如果你窮盡一生堅持維護真理,命運會對人類肅然起敬,稍稍給予他們所有人生命延長的契機。

在四十多年又七個月以來的日日夜夜,帕特森他早已準備了答案:

最偉大的科學家


總是拋棄那舒適的生活


只為一絲照亮未來的光芒


去踐行那看似不可能的道路


是什麼使得他們前行


因為在科學的處女地


能發掘到人生的美和意義


於是他們甘心被它奴役


守護著人類的命運

——克萊爾-C-帕特森

1981年8月23日

(註:這句這麼美帕特森詩句翻譯者為天津大學化工學院的黃琦,來源自外國化學家傳記《實驗室的普羅米修斯》)

看了那麼多動畫的帕特森,來張真人版的,其實和動畫里做的挺像的是不是!瘦弱,孤傲,以後有人指著問這個人是誰?請你一定要回答:這是一個不經意拯救人類的英雄。

後記

最初看到這個問題,很想簡短的寫一條答案:

「兩個故事:

1,一個英國士兵亨利-迪壇在一戰沒有扣動扳機放走了希特勒,使人類走向了毀滅。

2, 美國科學家克萊爾-帕特森,無意中研究七年終於發現了地球的年齡,但是又無意中用的鉛測法不小心觸碰了石油巨頭的利益,他奮鬥終身終於使得汽油無鉛化,把鉛趕出了地球,間接拯救了無數人的公眾健康和生命。」

但是覺得這樣太輕描淡寫了,像這麼寫的話,帕特森這個人估計許多人看完這句話後,回過神又忘記他的名字,當我知道帕特森的故事後,每當走在路邊,看到車流如梭,汽車的尾氣有節奏的噴吐的,彷彿在說:前進、前進、前進!!沒有人知道汽車尾氣和地球年齡兩件風馬牛不相及的事,居然有那麼深的交集,甚至改變了世界。偉大的英應該被傳唱:「我
們人的力量多麼渺小,人的力量又多麼大,人這種生物,還是挺了不起的。」有的人覺得一個人拯救世界,是一個偽命題,因為歷史和時間是水流,人只是河流中游
泳的人們,無論人們調轉船頭還是奮力拍打船頭,只是在歷史的長河中掙扎,並不改變歷史的流向,沒有希特勒,又有下一個科學怪人,沒有帕特森,遲早有其他科
學家出來讓人類修正鉛在工業中錯誤的應用。


這種觀點很有道理,但是弗洛文奇有句話我非常喜歡:「每個種族都會遇到這個時刻:這個種族是備受奴役還是走向輝煌,只取決於該種族的某一個人。」


我還是相信,不斷有人,真的在歷史節點,偶然改變了人類的命運,拯救了世界。


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謝邀。
其實我這方面真的懂得很少,因此問了系裡的天文學教授,並同意@風塵亂舞觀點。
除了我們可以採集到樣本的星球外,絕大多數星球的年齡主要是靠測定光譜、絕對光度來確定。不同光譜對應的恆星(或其他發光星體、如類星體)年齡是不同的,有規範的量表來確定。由於各種不確定因素存在,測量誤差都很大大。
行星的年齡是根據恆星的年齡來推算,因為行星本身不會發光,其形成也與恆星相當(或晚於恆星)。
對於可以採集到樣本的星球的年齡測定,除了測定光譜外,還可以測量放射性同位素的含量來確定。如地球通過礦物鎬石中的來確定的最早形成時間是45億年前,在此之前地球並沒有「這麼老」,所以不論是什麼測量數據,都具有一定誤差和待發現的空間。
關於題目中的行星:



(圖片來自百度百科)


貌似是根據星球表面放射性元素半衰期測定的。


發個鏈接 這是個小故事 告訴我們人類是如何測出地球的年齡。看完估計會解開你的疑惑 http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5NTAyODc2MA==mid=218211333idx=1sn=79ef57b0788e3972ad33523d5ad1daccscene=2from=timelineisappinstalled=0#rd


猜的,就像你不知道,有多少兄弟和你爭著佔領高地


確定恆星類型 分析光譜得到元素丰度 推算年齡


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