地球有多大年龄了？

天文科普
20年10月3日
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我是好人

地球有多大年龄了？
现在，我们已经解决了时间测定的问题，那么就让我们来讨论一个与时间有关的问题，即地球的年龄到底有多大呢？
苏美尔人于公元前 3000 年发明了文字，如果以这些文献为依据，我们可以认为地球已经至少存在了 5000 年了。不过在这之前，人们已经会制造陶器和雕塑。到了 19 世纪，几乎所有的西方人都认为地球已有 6000 岁了，这一观点的依据完全来自于《圣经》，人们将之奉为神圣的真理，但这一认识没有科学依据。
从历史上看，总有一些人——当然是极少数的——在怀疑《圣经》的正确性，并致力于推翻这一错误理论的工作。是什么促使这些学者产生了这样的想法呢？是雨、风，以及波涛对海岸的拍击等多种缓慢地改变地球表面的自然现象，他们认为是这些自然力量的长期作用才使地球形成了今天的样子，而这一时间过程绝不可能只有 6000 年。这些学者之一有 1570 年前法国的一位学者，他的名字叫做伯纳德·帕里塞。
那些相信地球的年龄只有 6000 岁的人们并不否认地球在不断变化着，但他们只是幼稚地认为这一切只是“诺亚方舟”故事中那次大水灾的结果。帕里塞认为那次传说中的世界性范围内的大水灾根本不可能是地球表面变化的原因，只能是很长时间以来缓慢积累的结果。他最终被烧死在火刑柱上。他的那个时代对于使用自己大脑的人来说简直是个灾难时代。
后来到了 1681 年，一位名叫托马斯·白奈特的英国牧师写了一本支持“诺亚大水灾”观点的书。但是到 1692 年，他又写了一本书，该书的观点对“亚当和夏娃”之类的传说提出了质疑，这本书也就毁了他的前程。
在 1749 年，一位名叫乔治·路易斯·布丰的法国自然科学家开始致力于写一部百科全书，在该书中他极力想通过科学的观点来剖析这个世界上的各种自然现象。他估算出地球变成当时那个样子至少应该经历了 75000 年了。这一论点给他带来了麻烦，最后他只能像伽利略一样，放弃了自己的观点。
不过归根到底，没有任何东西能够阻碍人们的思想进步。历史前进到 1795 年，一位名叫詹姆斯·哈顿的苏格兰地理学家出版了一本名为《地球理论》的专著，在这本书中，他汇集了大量有关地球“缓变说”的有力论据。大约半个世纪过后，科学界接受了他的观点，并称之为“均变说”，即缓慢的稳定的变化理论。不过，这一理论并不排除偶然的剧烈变化对地球的影响，比如大规模的火山爆发等。
此后，科学家们开始致力于研究地球自身发生了哪些变化及这些变化发生的速率。如果人们假定这些变化以相同的速率发生，另一些人就可以计算出这些变化使地球改变现有的状态所需的时间。
第一位进行这一尝试的是埃德蒙·哈雷，他也是揭示风向变化的第一个人。1715 年，他发现海水含有丰富的盐，并认为这些盐来自注入海洋的河流，这些河流从其流经的地域带来了少量的盐，进而，他发现在日光照射下海水会蒸发到空气中，而食盐却不会蒸发。因而雨水都是淡水，这些雨水重新注入海中，又在汇入大海的过程中携有更多的盐。日积月累，海水也就越来越咸了。
如果我们假设海洋本来是淡的，那么只要计算出每年注入海洋的盐量，就可以知道海水经历了多少年才变成现在这么咸的。这一方法听起来是不错，但并不可行。首先，海水本来就不是淡的，而是含有少量盐分；其次，我们也不可能知道每年注入海洋的盐量，在哈雷的年代，西方人根本不知道欧洲之外的河流。另外，实际上在当时注入海洋的盐分的总量和以后年代时所注入的也不一定相同。哈雷的理论没有提及盐分回流的问题，当然在一般情况下这一现象不会出现，但在大陆架地区，由于海水较少，水分有可能完全蒸发，从而形成大面积的盐场。
哈雷最大限度地忽略了类似的偶然因素，最后计算出达到现今海水咸度需用 10 亿年。这一过程在当时人们的意识中几乎是不可思议。这个数字几乎是 70 年后卜奉计算结果的 13000 倍。但在当时的英国，科学家的日子已经好过多了，哈雷并没有遇到任何麻烦。
另一种地球年龄的计算方法是利用泥沙沉积的速度。河流、湖泊、海洋携有大量泥沙，它们沉积后形成了陆地，人们称之为“沉积物”（该词源于拉丁文，意思是“定居”）。沉积越久，地面上层对下层的压力也就越大，从而在下层形成沉积岩。我们可以算出沉积的速率，假设这个沉积速率是恒定的，我们就可以计算出地球上发现的沉积岩形成的时间。利用这一方法人们就可估算出地球的年龄大约为 5 亿年。
上述各种有关地球年龄的估算结果都是比较粗略的，但常有一定的启发作用。它不能作为准确的结果。我们必须找到一种在地球形成时代就已存在的，有严格规律性的，并且容易观测到的变化过程作为精确计算时间的依据。在哈雷和布丰的时代，人们还不可能找到符合这一条件的自然现象，而大约在 19 世纪后期它在一个极偶然的机会上被人们发现了。