科學家為什麼能計算出地球的年齡？

地球的歷史全部記載在它的岩石上。在像科羅拉多大峽谷這樣的地方，岩壁已經被流水嚴重侵蝕，甚至可以看到幾百萬年來形成的岩石層。不同時期形成的岩石彼此分明，年老的總是在年輕的岩石層下面。於是，岩石層就成為地質學家研究地殼形成過程的依據。

但知道越深的岩石層越古老並不意味著人類知道這塊岩石到底有多老。19世紀的科學家們試圖通過觀察現代岩石層形成的速度來推算古代岩石的年齡，從而確定地球的年齡。在他們的估算結果中，最短的是300萬年，而最長的則為15億年，是最短年齡的500倍。顯然，在這項工作上，我們需要更科學可靠的方法。

科學家們非常渴望能夠找到一隻為地球生命計時的鐘錶——這隻鐘錶從地球誕生的那一刻起就開始工作，直到今天。只要找到這隻鐘錶，人類就可以輕而易舉地讀出地球的年齡。

事實證明，地球上確實存在這樣的鐘錶，就在岩石和樹木里，在海洋深處。地球上的天然時鐘就是放射性元素——一種隨著時間的推移會衰變成其他元素的特殊元素。使用放射性元素測定岩石或化石的形成年代的方法叫做「放射性同位素測年法」。

放射性元素是一部精準的時鐘，因為它的衰變嚴格地依照時間表。以碳元素為例，所有生物都會從空氣和水裡同時獲取普通的碳-12和具有放射性的碳-14，碳元素測定就是在此基礎上進行的。實驗假設空氣和水中兩種碳

元素測定就是在此基礎上進行的。實驗假設空氣和水中兩種碳元素含量的比值保持恆定，也就是說幾千年來，動植物吸收的含碳物質中，兩種碳元素的比值始終不變。

生物體內，碳-12的量不會發生變化，而碳-14則會隨著時間的推移發生衰變，每過5730年，碳-14的總量就衰減一半。通過計算生物標本中兩種碳元素的相對含量，科學家們就可以確定該生物標本距今有多少年的歷史。

但是沒有任何一種年代測定法可以保證百分之百可靠，所以地質學家會同時檢測幾种放射性元素，除了碳-14之外，還有鈾元素和釷元素等。對於同一樣本，通常要進行兩種不同的測試，而且往往兩個測試給出的結果相差很遠。

一次，地質學家從巴貝多的島嶼上取回了珊瑚礁的樣本，他們同時測量了樣本中碳元素、鈾元素和釷元素的含量。對於「年輕」的樣本（約9000年左右），兩種方法得到的結果是一致的。但是越老的樣本，兩種方法的分歧就越明顯：鈾—釷元素檢測結果是2萬年；而通過檢測碳-14元素，卻得到了1.7萬年的結果。

為什麼存在這麼大的差異呢？哪種測試的方法才準確呢？在這個例子中，科學家們認為鈾—釷元素測試結果更為準確，因為利用碳-14元素的測試在以往曾經得到過奇怪的結果。

近年來，大氣中碳-14的含量出現了上升的趨勢，這意味著歷史上也可能有類似情況出現，這也許就是碳-14元素測試結果出現偏差的原因。

利用一棵死樹，我們就可以判斷碳-14測試法是否準確。首先測量碳元素含量，得到一個年齡。然後數年輪（一年一個圈），看看兩個結果是否吻合。

通過測量鈾-238（半衰期為45億年）的衰變，科學家們發現地球上有些石頭的年齡高達38億歲。那麼在此之前我們的行星又存在了多久呢？科學家們又利用宇航員從月球上帶回的岩石標本進行了研究，顯示這些標本的歷史都在46億年左右，這個結果也跟墜落在地球上的隕石標本的測試結果相同。這一切都說明，我們的太陽系，包括地球和月亮在內，形成於46億年前。

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