年龄问题，这样解决

寒木钓萌

地球的年龄有45.4亿年了。

没错，自然界的确存在着天然的钟——原子钟，虽然隐秘，却被脑袋灵光的人类发现了，并且用它们解决了关于地球年龄这个难题。现在的人类还用它们探知地球万物的过去，甚至宇宙的成长史呢！

原子钟，客观到冷酷

说到自然事物中那块隐秘的钟，我们需要先弄明白，地球万物都是由哪些物质构成的。

地球上的东西多种多样，数量无法计算，但是这所有的一切都是由一百多种不同类型的原子构成的，比如碳原子、铁原子、铀原子等。同种类型的原子的统称为元素，比如碳元素就概指所有的碳原子。人还分黄种人黑种人呢，元素也可以再细分，碳元素还能分出碳12、碳13和碳14。在地球上所有的碳中，碳12最多，大约占99%；碳13很少，大约占1%；而碳14，更是少，只占到百万分之一左右。

但是别看碳14的量很微小，作用却极大，且声名远播，而它就是我们要找的原子钟之一！

原子钟，好高大上的名字，可它们是怎么计时的呢？

先来看看沙漏吧！古人用“沙漏”计时，瓶子中的沙全部漏完是一天，漏掉一半当然就是半天。

有意思的是，物理学家经过几十年的研究，发现每个不稳定元素的原子，也会像沙漏一样不断转化成其他原子，同时自己的数量减少。就比如碳14，每隔“一段时间”就会“消失”一半，只不过这个“一段时间”有点长——5730年。科学上通常把5 730年称为碳1 4的半衰期，把那个“消失”的过程称为衰变。原子的衰变比率是恒定的，就是说无论周围环境怎样改变，这个衰变比率都不会改变，哪怕斗转星移、沧海桑田，或者你生气地将它们用油炸、用铁锤敲，原子钟依旧不紧不慢按定律精确而冷酷地前进。

有了客观到冷酷的原子钟，地球上的万物，以及地球的年龄，甚至宇宙的历史，人类就都可以弄个明明白白了。

上好弦，等你来算

大家都知道，大多数植物都要吸收二氧化碳，而里面的“碳”，当然既可能是碳12、碳13，也可能是碳14。我们可以换一句话说，植物的生长过程中会源源不断地吸收碳14。不过植物体内的碳14同时也在发生衰变，一边吸收，一边衰变，这样树身体里的碳14始终保持着收支平衡。

假如某棵大树死了，这就意味着它对碳14的吸收停止了，只剩下衰变——注意注意！发条已经拧紧，钟表开始“嘀嗒嘀嗒”运行啦！

过了许许多多年之后，大家想知道，这棵树是什么时候死的？很简单，只要测量它体内碳14的含量就知道了。如果大树体内碳14的含量只有平常树木中碳14含量的一半，那么你就可以断定，这棵树大约死于5730年前，依此类推。

虽然人不直接从空气中吸收碳14，但人会吃植物，所以植物体内的碳14最终也会在人体内累积。考古学家在测量楼兰女尸的死亡时间时，是通过对棺材里面的木材、毛布、羊皮、人骨等分别进行碳14测量后，对比得出距今“3800年”这个数字的。

地球的年龄铀知道

首先，你得找到一个半衰期更长的“钟”，对于地球这个“长命百岁”的大家伙，碳14仅5000多年的半衰期明显不够用。哪种钟才合适呢？找来找去，科学家发现“铀238”这位仁兄可担此大任，因为它的半衰期长达44.7亿年，衰变之后成为稳定的铅206。

地球之“钟”算是找到了，可怎么去测呢？这又是个大问题。难道要找地球诞生时的植物遗骸吗？可地球诞生时一片火海，哪有植物？就算有，也不会保存至今呀；就算保存至今，关键是，植物体内根本没有铀238。那么，什么地方有呢？

岩石，对，就是岩石！可问题又来了，你怎么知道哪块岩石最老呢？难道要把地球上的每一块岩石都测一遍？好吧，就算你有伟大的愚公移山精神，坚持测完了所有岩石，并找到了那块年纪最大的岩石，但是你能断定这块岩石是地球的同龄“石”吗？在地球诞生之初就出现的岩石，很可能已经不复存在，它们要么被压碎，要么被融化，抑或被重塑。

怎么办？

20世纪40年代末，芝加哥大学地质教授哈里森·布朗灵光一闪，想到了解决办法：要不试试那些天外来客——陨石。他把这个艰巨的任务交给了学校的一位研究员克莱尔·彼得森。

你一定觉得很奇怪，陨石和地球有什么关系？原来，很多漂浮在地球周边并最终掉下来的陨石，其实就是早期构成地球的下脚料，因此保留着原始的内部化学结构。最重要的是，它们一直在外太空，没有受到污染。

所以，只要测量一块几乎和地球同龄的陨石样本里面的铀238与铅206的比例，就可以知道在它身上曾经有多少铀238发生了衰变，从而就能测出地球的年龄。

陨石大多来自火星和木星间的小行星带，少数来自月球和火星，在它们掉落地面之前，就是大家觉得很浪漫的流星。陨石通常分为三大类：石陨石，主要成分是岩石；铁陨石，大部分成分是铁与镍；石铁陨石，成分既有大量的岩石也有金属。流星体在进入大气层时会被加热，发出强烈的光和热，使它的一部分表面被融化。在这个剧烈的反应过程中，它们可能会被雕塑成各种不同的形状，有些会留下像指纹一样的凹陷。

算一算

我们一起来算一算类似的樱桃存放时间问题就明白了。一筐红樱桃（铀238），假设10天为樱桃的半衰期，也就是每隔十天，樱桃腐烂一半，而且腐烂得还很彻底，只剩下樱桃核（铅206）。现在我们打开箱子，发现有2颗完好的樱桃和6粒樱桃核。于是我们就知道，箱子里最开始其实有2+6即8颗樱桃。那现在来算算，这8颗樱桃存放了多长时间？

OK，2颗樱桃6粒核，这跟我们打开箱子时看到的情景一模一样。所以，我们就可以计算出箱子里的樱桃大概已经存放了20天。地球的年龄也就是根据陨石样本里铀和铅的比例倒推出来的。

积累越多，身价越高

如果说碳14和铀238是一种基于“消耗”原理的测年法，那么下面接着要说的则是一种基于“积蓄”原理的测年法。

人类的生活中从来没有离开过辐射，这些辐射来自宇宙射线、地面、建筑物，甚至人体内部。同样，陶瓷也随时接收着辐射，不同的是，它们被辐射的时间要长得多，几百年、几千年，甚至上万年。而且，因为陶瓷里面含有大量的绝缘晶体，所以它们能把接收到的辐射能量保存起来。这就意味着，陶瓷保存的年代越久远，它对辐射能量的积蓄就越多。换句话说，它就越古老，那么身价也就越高。

那么怎么测定陶瓷里到底有多少辐射能量呢？方法是加热。科学家发现，把陶瓷加热到一定温度后，陶瓷里面积蓄的能量就会以光的形式释放出来。这就是热释光现象。

最初烧制陶器的时候，高温会把结晶体中原先贮存的热释光能量全都释放完，这相当于把热释光时钟拨至零。成型后的陶瓷从零开始接收并积累来自外界辐射的能量。年代愈久，积累的能量就越多，热释光量也就愈多。只要加热陶瓷，测量放出光的多少和强弱，就能判断出陶瓷的烧制年份。现在你知道啦，那些被判断为唐朝的瓷器，并不是瞎说，是有根据的哦。