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地球的岁数有多大www.463.com,科学幻想电影中地球被侵夺的场景会发生吧

八月 9th, 2019  |  www.463.com

科学家告诉我们,地球的年龄已经有46亿年了。然而,这个结论是怎么得出来的呢?生活在地球上的人类自古以来就十分关心地球的年龄问题,但是由于古代人们缺乏推算地球年龄的科学方法,地球的年龄始终是一个末解之谜。在这种情况下,西方国家的一些教会神甫们宣称地球是上帝在公元前4000年创造的,使许多人相信了这种无稽之谈。
怎样才能科学地推算地球的年龄呢?
17世纪到18世纪期间,有科学家试图通过研究海洋里的盐度来推算地球的年龄。他们假定海水最初是淡的,由于河水把盐冲人海洋才使海水变咸。知道了目前海水的含盐量和全世界的河流每年能把多少盐冲人海洋就可以算出海洋的年龄,并进一步推算出地球的年龄。因为海水最初是不是淡的本身就是一个末解之谜,河流每年带入海洋的盐量也并不一样,此外地球的形成比海洋的出现早多少年也不得而知。因此这种方法解决不了问题。
还有一些科学家想通过测量海洋每年的沉积率来推算地球的年龄。他们认为算出海洋每年的沉积率,再测出海洋沉积物的总厚度,就可以计算海洋的年龄。然而由于海底是不断运动的,海底沉积也随之时常在变化,这种方法也站不住脚。
19世纪,达尔文提出进化论以后,人们发现了通过对生物化石的研究来确定岩石相对年龄的方法,但是用这种方法还不能推算出地球本身的绝对年龄。
到了20世纪,科学家们终于找到了测定地球年龄的最可靠的方法,叫做同位素地质测定法。
20世纪初期,人们发现地壳中普遍存在微量的放射性元素,它们的原子核中能自动放出某些粒子而变成其它元素,这种现象被称做放射性衰变。在天然条件下,放射性元素衰变的速度不受外界物理化学条件的影响而始终保持很稳定。
例如1克铀经过一年之后有1/74亿克衰变为铅和氦。在铀的质量不断减少的情况下,经过约45亿年以后,大体就有1/2克衰变为铅和氦。利用放射性元素的这一特性,我们选择含铀的岩石,测出其中铀和铅的含量,便可以比较准确地计算出岩石的年龄。用这种方法推算出地球上最古老的岩石大约为38亿年。当然这还不是地球的年龄,因为在地壳形成之前地球还经过一段表面处于熔融状态的时期,科学家们认为加上这段时期,地球的年龄应该是46亿年。
近些年来,人们又用同样的方法推算了各类陨石以及”阿波罗”宇航员从月球上取回的月岩的年龄。结果,它们的年龄都是45亿年至46亿年。这说明太阳系中这些天体是同时形成的,同时也说明用这种方法来测定地球的年龄是比较准确的。以上内容由历史新知网整理发布(www.lishixinzhi.com)如若转载请注明出处。部分内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我们知道地球形成于很久很久以前,但是究竟有多久,地球究竟多大年龄了呢?古往今来,人们一直在思索和探究这个问题。

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我们在地球表面见到的岩石和化石的年龄,常常是以“亿年”为单位的,那它们的“岁数”到底是怎么测量出来的呢?其实测量方法并不难,我们只需要用一把合适的“尺子”来测量就可以了。

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《流浪地球》电影海报

经科学家研究发现,自然界中的某些放射性同位素,它们自身变化的计时单位也是亿年,比如铷-87,它的半衰期约为500亿年。那么,地球的岁数有多大www.463.com,科学幻想电影中地球被侵夺的场景会发生吧。能否就用这500亿年的半衰期来帮助我们测量有关地质年代的问题呢?

最早尝试用科学方法探究地球年龄的是英国物理学家哈雷,他提出通过研究海洋里海水的盐度来推算地球的年龄。1854年,德国科学家赫尔姆霍茨根据他对太阳能量的估算,认为地球的年龄不超过2500万年。1862年,英国著名物理学家汤姆森根据地球从早期炽热状态冷却到如今的状态,推断地球存在的时间在2000万至4000万年之间。

根据刘慈欣同名小说改编的电影《流浪地球》正在持续热映,影片开头讲述了“世界末日”的到来:太阳急速老化,不断膨胀,太阳系已经不适合人类生存,面对绝境,人类不得不开启“流浪地球”计划,试图带着地球一起逃离太阳系。不止《流浪地球》,不少科幻题材小说、电影都将背景设定为“地球危机”。

答案是:可以!

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从太空中看,地球是蔚蓝色的美丽星球

大自然总是在不自觉地暴露自己的秘密。自从1896年法国物理学家亨利·贝克勒尔发现了某些元素天然具有放射性衰变的现象后,岩石本身便为我们提供了测定绝对年代的可靠依据。利用放射性元素的衰变,可以测量由几百年到几十亿年的时间。

20世纪,科学家们终于发现了测定地球年龄的最佳方法——同位素地质测定法。在地壳岩石中,微量的放射性元素普遍存在,在自然条件下,放射性元素会自行衰变,变成其他元素。因此,只要测出岩石中某种现存放射性元素的含量和衰变后分裂出来的元素的含量,再根据相应元素的衰变关系式,就可以计算出岩石年龄。根据这种办法,科学家们测出最古老的岩石大约有38亿岁。不过,38亿岁的岩石是地球冷却形成坚硬的地壳后保存下来的,并不能代表地球的年龄。

众所周知,地球是人类赖以生存的家园,目前为止,除了地球之外科学家尚未发现任何适合人类居住的星球。我们每天都生活在这个蔚蓝色的美丽星球上,但你是否了解养育我们的“地球母亲”高寿几何,未来又将存续多久,太阳吞噬地球的恐怖场景会真实发生吗?

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根据地质科学家测定,地球至少有46亿岁。而人类有文字记载的历史不过几千年,在宇宙长河中只是刹那一瞬。那么,我们如何探索地球年龄的奥秘呢?

1.放射性元素

那么,地球的年龄到底是多大呢?20世纪60年代以后,科学家们通过测量和分析陨石年龄以及取自月球表面的岩石标本,发现大多数陨石和月球的年龄都在44—46亿年之间。根据这一发现,科学家们推测出地球的真实年龄是46亿岁左右。

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放射性元素是一类内部不稳定的元素,它们会自发地由原子核向外发射粒子、射线及能量,最终形成另一种稳定的元素,并失去放射性。典型的放射性元素包括铀、钍、镭等。

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20世纪,科学家们找到了测定地球年龄的最可靠方法,叫做同位素地质测定法。人们发现地壳中普遍存在微量的放射性元素,它们的原子核中能自动放出某些粒子而变成其它元素,这种现象被称作放射性衰变。而且这个衰变的过程不会受到外界环境变化的影响,不论沧海桑田,都会稳定地进行下去。例如1克铀,经过一年之后有1/74亿克衰变为铅和氦。在铀的质量不断减少的情况下,经过约45亿年以后,大约就有1/2克衰变为铅和氦。利用放射性元素的这一特性,科学家选择含铀的岩石,根据一块岩石中含有多少铀及从这些铀分裂出来的铅,就能够算出这块岩石的年龄。

2.同位素

现在已知的最古老的岩石,是1973年在格陵兰发现的,距今已有38亿年。1983年,在澳大利亚又找到几粒年龄有41-42亿年的矿物颗粒。这表明,距今40亿年前后,地壳已经开始形成。不过,这还不是地球的年龄,因为在地壳形成之前,地球还经过一段表面处于熔融状态的时期。科学家们认为加上这段时期,地球的年龄应为46亿年。

自然界中的原子,质子数相同者为同一元素。而质子数相同、中子数不同的同一种元素互为同位素。如氢有三个同位素,为氕、氘、氚,这三者互为同位素。

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目前世界上已经发现了118种元素,绝大多数元素都有数量不等的同位素。例如铀,就有3个同位素:铀-234、铀-235和铀-238。有些元素的同位素的原子核能够自发地放出某种射线,而变成另一种同位素,这种现象叫作“放射性衰变”,这种同位素就叫作“放射性同位素”。各种放射性同位素都以自己恒定的速度衰变着,不受温度、压力、电磁场和原子核存在形式等物理化学条件的影响。

科学家绘制的约40亿年前地球的模样,显示当时地球的样貌是一半海水一半火焰(美国国家航空航天局发布)

在衰变过程中,原有的放射性同位素减少到原来的一半所需要的时间叫作“半衰期”。地壳中的矿物、岩石以及包括人类和各种动植物遗体在内的各种化石,从形成之日起,都含有一定量的放射性同位素,并且在不断地衰变着,由母体同位素变为子体同位素。随着时间的增长,母体的数量越来越少,子体的数量越来越多,因而母体与子体同位素数量之间的关系就反映了这些化石以及含化石地层的绝对年龄。前面提到的铷-87,就是由不稳定的铷原子释放射线和能量,最终衰变成稳定的锶-87元素。

如果把迄今为止的地球生命史浓缩为一天的时间,人类文明史则出现在其尾巴上的最后1秒。在生出沧海一粟之感的同时,人类也不禁发出追问,地球未来还将存续多久?

瑞典生物学家林奈曾经说过:“坚硬的岩石不是原始的,而是时间的女儿。”因为岩石、化石形成后,它所含的天然放射性同位素的衰变是时间的函数。当然,也不是所有的岩石、化石都能用放射性同位素来测定它们的绝对年龄,只有那些其半衰期可以和地球年龄相比,而且现代的分析技术能够精确测定它们的含量和同位素比值的岩石、化石,才能应用放射性同位素方法来测定。

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一般是用半衰期较长的同位素,如:钾-氩、铷-锶、铀-铅等来测定较古老的岩石的地质年龄;而碳-14半衰期较短,专用于测定最新的地质事件(如研究一些活动火山的喷发历史)和考古资料。

想要探知地球的寿命,首先要看太阳的寿命。太阳是距离地球最近的一颗恒星,也是太阳系中唯一的发光天体,它通过核聚变反应向外辐射巨大的能量,持续不断地给地球传输光和热,是地球上一切生命的根源。以太阳目前的状态,我们总觉得它宛如一个充满活力的“年轻人”,甚至以为它将一直给地球提供足够的光和热。事实上,如同人要经历生老病死一样,太阳也有自己的青壮年阶段和老年时期,它会发生衰变,慢慢变老,在经历一系列膨胀、爆炸与脉动后,最终归于沉寂。

自然界分布着许多碳的同位素,如:碳-12、碳-13,它们都是比较稳定的,没有放射性。还有一种碳-14,它是由宇宙射线穿过大气层时与空气中氮的同位素氮-14碰撞后变成的。碳-14是有放射性的,它很容易与大气中的氧化合变成有放射性的二氧化碳。二氧化碳是植物不可缺少的“粮食”,植物在进行光合作用时就吸收了这些碳-14。许多植物都是动物赖以生存的主要食物,因此动物体内也会含有碳-14。生物死亡后被埋在地下,原来生物体内的碳-14会不断地衰变。因此,只要我们测定了碳-14的含量,就能算出化石的确切年龄。

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虽然同位素年龄具有一定的误差,但用于测定无化石的前寒武纪岩石的年代是非常重要的依据。

太阳如同火炉一样悬挂空中

说了这么多,我们来举个例子:如何用铷-锶来推算地质年代呢?

研究认为,目前太阳正处于青壮年——主序星阶段,这一稳定的时期还将持续50亿年时间。50亿年后,太阳的氢燃料逐渐燃尽,核心收缩,变得越来越致密和炽热,外层急剧膨胀,它将步入生命的“晚年”——红巨星时代。彼时,太阳体积变大,相继吞并水星和金星的轨道,地球也难逃一劫,将被吞噬,分崩离析。

我们首先需要挑选几块有代表性的单矿物,如正长石、黑云母、白云母、角闪石、石榴石等及全岩样品;再通过一系列的化学处理,将需要的元素分离出来;而后使用质谱计或者现在比较流行的电感耦合等离子体质谱仪,测定得到Sr-87和Sr-86的比值,及Rb-87和Sr-86的比值,再经过进一步的换算就可得到当时地质活动的时间了。

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本文转载自:地震三点通

艺术家想象的从地球上看到的红巨星状态的太阳

不过,在地球被吞噬之前,或许早已被烤成不毛之地,地球上的一切生命也将走向末日。因为太阳每时每刻都在发生热核反应,随着时间的推移,太阳的体积不断地膨胀,会比之前越来越热,同样传递给地球的光和热也就越来越强。随着温度升高,地球表面的水将开始加速蒸发,不再适宜生命生存。

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除了太阳这一外来因素的影响外,地球的寿命还将受到人为因素和其他因素的影响。比如,人类肆意地滥砍滥伐、污染水资源、排放污染气体,甚至进行核试验等,都将给地球带来沉重的打击。再比如,发生彗星、小行星撞击地球,也可能会造成地球毁灭。如果这样的话,地球的寿命就不会有50亿年了。

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同任何事物一样,地球既有一个漫长的形成、发展过程,也必将经历漫长的衰落和毁灭的过程,不会顷刻之间毁于一旦。我们无须杞人忧天,但却必须正视危机、珍爱地球。电影《流浪地球》中人类没有选择背井离乡、而是带着地球一起流浪的情节设定,恰恰向我们揭示了地球的可贵。地球是我们繁衍生息的栖居地,但又不止于此——她是我们的母亲,是我们朝夕相处的家园,是人类文明的依存,我们有义务、有责任捍卫这片土地,将这个美丽星球一代接着一代传下去,不让战争、污染、气候变化、能源消耗给她增添累累伤痕。(中央纪委国家监委网站
皛月)

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