４５.４亿年──地球已步入中年

【美国《华盛顿邮报》３月１２日文章】题：地球有多古老，我们对它真正了解多少？（作者艾伦·卡特勒）
地球非常古老。它古老得足够让像喜马拉雅山那么高的山脉经历几代突起再逐渐侵蚀的过程，足够让漂移的大陆环绕地球漂移１００多次，足够让形成生命的原生浆液产生门类繁多的各种生命，这些生命包括一种偶尔会驻足凝神，思考这世界究竟有多古老的生物。
根据目前的科学推断，我们这个星球约有４５．４亿年的历史（出入为几百万年）。与快餐店售出的汉堡包数目相比，这个数字并不为大。但是如果凝神细想，这个４５．４亿年简直漫长得令人头晕。
只是到了５０年代，科学家才能够在地球的出生时间上押上一个可靠的数据。地球的古老不可想象，这使许多思想家大为惊骇，也使他们对人类在宇宙中的位置重新思考了一番。人类早就知道这世界非常古老，但是没想到有那么古老。地球年龄早期探索属宗教范畴
许多人类最早的文明没有尝试过探索地球的出生时间，因为他们的时间概念是轮回的。对他们来说，时间没有开始，没有结束，它只是浑然一体永无休止的循环。对古希腊人和古印度人来说，世界永远在无休止的毁灭和重生轮回中诞生和再生。
有起点和终点的线性时间概念只是在后来才开始为人们所接受。它是从犹太教和基督教共有的思想发展而来。《圣经》上说，起初，上帝创造了世界。因此，问“那是什么时候？”只是很自然的事情。
探索世界的起点以前属于宗教范畴，而不是科学范畴。但是由于科学家展示了他们在揭示自然界秘密方面的观察和推理能力，一些人信心大增，开始在《圣经》以外寻找地球年龄的线索。盐钟
他们需要的是一个自然计时器，一只从地球诞生伊始开始走时的钟。更准确地说，他们需要找到一个以已知速度发生的自然过程，该过程的现在状态（“后”）可与它在地球诞生时的状态（“前”）相比。
１７１５年，以发现哈雷彗星而享盛名的英国天文学家埃德蒙·哈雷提出，海洋可能就是这样一个钟。他推断，海中的咸水原本是淡水，经过极漫长的时间，由于盐分经河流冲人大海，它变成了咸水。如果有人能够测量出海水变咸的速度，那根据今天海水的浓度倒推计算确定出海洋的年龄以及由此确定地球的年龄就是可能的了。
哈雷从没有进行过他提出的这种测量。即便他曾经试过，海水咸度的变化也太细微，用他所能尝试的方法是无法测出的。而且，他的想法包含一个致命缺陷，因为被冲刷到海中的盐并不是呆在那儿不再变化。它可能被埋在沉积物中，或随着雨水海浪重返陆地。
哈雷的“盐钟”因此耽误了时间，后来当科学家尝试这种方法时，他们估计地球的年龄不到１亿岁，太年轻了。热钟
比盐钟更有希望的是“热钟”。１６８７年，牛顿注意到，一团熔化的岩石或金属会以可预测的速度冷却，冷却速度取决于其直径。由于地球的直径已知，它的内部温度可以通过测量温泉和深层矿藏的温度估计出来，计算地球熔岩开始冷却的时间似乎很简单。
１９世纪科学家第一次尝试用热钟计算地球年龄时，他们得出的答案是７．５万年。但是许多科学家认为，这个数字似乎太小了。地质学家指出，诸如阿尔卑斯山这样的山脉内部有厚度极巨的沉积物层。这些沉积物慢慢地在古代海洋中聚积，然后由于地形变化而隆起形成山脉。这一过程显然很费时间，７．５万年远远不够。
后来对热钟的改进使对地球年龄的估计值增加了，达到几千万，这比较符合地质学家的要求，虽然有些人仍然不满意。１８６２年，英国物理学家威廉·汤普森（他更多地以凯尔文勋爵知名）宣布，根据热钟原理计算，地球的年龄不会超过１亿年。
凯尔文也许是１９世纪最受人尊敬的科学家，因此多数地质学家接受了他的估计。甚至当他将他的估计数修正为仅为２４００万年时，也几乎没人提出异议。
不过，有一批科学家这么做了。他们是以查理·达尔文为首的一批生物学家，达尔文关于进化和物种缓慢转变的思想需要时间、需要大量的时间。几十年来，进化论者和物理学家就可用于物种进化的时间长度论战不休。１８８２年，达尔文去世，他死时还不知道他的理论能否经过考验。
直到本世纪之交时人们才知道，生物学家对了，物理学家错了。热钟有一个缺点。像盐钟一样，它低估了地球的年龄。我们这个星球的热量并非像人们预计的那样散逸，相反，由于内部有放射性能源，地球的热量不断得到补充。
地球内放射性原子衰变产生的热量使利用热钟估算地球年龄的任何尝试都无法成功。但是对研究地球历史的人来说，放射性的发现远非坏消息。相反，它为他们提供了后者寻觅已久的自然钟。放射性衰变揭示地球年龄的秘密
２０世纪初，物理学家进行了用岩石的放射性成分确定岩石年代的首批尝试，得出的结果令人无法相信。这种方法表明，地球的年龄不是以百万年计而是以十亿年计。当时人们对放射线的了解仍然十分少，几个著名的地质学家公开表示，他们想知道物理学家这次是不是又错了。
但是这次他们对了。利用放射性确定岩石以及其它物体（称为放射性测定年代法）年代的方法成为科学界最为人们所确认的技术之一。
地球是个不断变化的星球。原先的地壳岩石很久以前就因为造山运动而被压碎或熔化了，或因为风蚀而成为尘土。据放射性年代测算法测算，地球上（从加拿大到格陵兰岛）已知的最古老岩石大约有３９亿年历史。
但是它们不可能是原始地球的遗迹，因为许多这样的岩石是诸如沙岩之类的沉积岩，其中所含的沙粒显然是从更古老的岩石上侵蚀风化下来的。最古老的矿砂年龄为４０亿年多一点儿。那就是地球的年龄吗？
不，因为在我们太阳系的其他地方已经发现了更古老的岩石，而天文学家知道，整个太阳系是同时形成的，但地球的原始外壳似乎已经被整个摧毁了。
从宇宙空间找到的证据在很大程度上填补了这个差距。当由尘埃和气体组成的一团旋转云凝聚形成太阳系时，地球、月亮、行星和小行星也大约在同一时间形成了。由于月亮和小行星比地球小得多，它们含有的热量不够多，无法使其内部保持熔化状态，从而也使毁灭性的造山运动无法形成。因此，地质学家猜测，在这些小星体上可能存在原始岩石。
果然，对“阿波罗”号飞船宇航员带回的月球岩石进行年代测定发现，这些岩石非常非常古老。最古老的岩石大约有４５亿年了。地球已步入中年
多数为小行星碎片的陨石的古老程度也与月球岩石类似。一类名为球类陨石的陨石内含的结晶物看来自宇宙尘埃第一次凝结后就几乎再也没有变化。像最古老的月球岩石一样，这些陨石块的年龄也接近４５亿年。
因此地球外的证据表明，太阳系的年龄大约为４５亿年。来自地球的证据如何呢？有没有直接测算它年龄的办法，即便它最初的岩石都已全部再循环了一遍？
有的。
某些矿砂和深海沉积物中的铅也有同位素构成，它的年龄与整个地球接近。当用铅—铅法（“两钟”法）对这些物质进行放射性年代测定时，它们可直接给出地球年龄的测定值。５０年代对这种方法进行了首次成功应用，它给出了地球年龄的目前最优估计值：４５．４亿年。
对地球、月球和小行星的年龄测算都表明，这个世界已有４５亿年历史（也许还得再加４０００万年）。天文学家估计，像太阳这样的恒星大约有１００亿年寿命。因此，命运与太阳紧密相关的地球正在步入它的中年。
下几个十亿年会给这世界带来什么变化？人类或我们进化的后人将目睹多少这种变化？理解广袤无边的过去已经够费神的，展望未来更会把人的想象力推向极限。