从神学到科学!人类为了探测地球年龄到底付出了多少?

1650年,爱尔兰大主教詹姆斯·厄舍在烛光下逐页翻阅希伯来文《圣经》,把里面所有族谱的年代一个个加起来,最后在书页边缘写下一行字:上帝在公元前4004年创造了地球。

他甚至推算出创世日期是10月23日,那是一个星期日。这份推算后来被印进钦定版圣经的页边注释里,成为17世纪整个欧洲最权威的地球年龄。

1897年,开尔文勋爵站在英国皇家学会的讲台上向全世界宣布:地球的年龄是9800万年至4亿年之间

开尔文不是随便说说的,他是热力学第二定律的奠基人之一,他的计算逻辑清晰到让所有地质学家都哑口无言:地球最初是一团熔融的火球,从凝固的那一刻开始持续向太空辐射热量。只要测出地壳内部的温度梯度,就能反推出这颗行星冷却到现在花了多久。

他反复核算了不同地区的温度梯度数据,然后把最终结论带上皇家学会讲台:两千万到四千万年。这个数字足够让厄舍大主教从坟墓里坐起来,但它仍然短得让查尔斯·达尔文坐立不安。

达尔文在《物种起源》第一版里曾粗略估算过,英国肯特郡的威尔德谷被海水侵蚀出现在的形状,至少需要三亿年。开尔文在皇家学会的发言无异于公开处刑了这个数字。达尔文在给朋友的信里写道,开尔文的计算是他整个理论体系中最严重的反对证据。

但他到死都不知道,这两个人的计算都没有错——他们只是同时漏掉了同一件事:地球内部没有其他热源。开尔文不知道地核里塞满了铀、钍和钾-40——这些放射性同位素正在持续衰变,像一颗永不熄火的核反应堆一样从内部给地球持续加热。放射性现象要在开尔文发表计算的十年后才被贝克勒尔和居里夫妇发现。开尔文用最严谨的数学,算出了一个正确的错误答案。

1953年,克莱尔·帕特森用一块陨石碎片终结了这场吵了三百年的架

帕特森原本的任务不是给地球定年。他在加州理工读博士时被分配到的课题是测量普通岩石中微量铀和铅的同位素比值。但当他把这个实验推到极限灵敏度之后,他发现了一个让他完全无法继续工作的致命干扰——空气中到处都是铅。

不是自然界的铅,是从汽车排气管里喷出来的铅。20世纪中期的全球燃油里都添加了四乙基铅作为抗爆剂,这些铅经过燃烧变成极细的氧化铅粉末,从排气管飘入大气层,然后均匀地沉降在全世界的每一个表面。帕特森实验室里的试剂、烧杯、移液管,甚至他晾在走廊里的白大褂上,全都被一层肉眼完全看不见但质谱仪能打出来的含铅薄膜污染了。

他花了整整六年时间,在专门建造的超净实验室里重新训练自己做实验——酸洗每一根玻璃棒、用特氟龙材质替换掉所有可能渗出铅的实验室器具、把整个实验台密封进一个充满过滤空气的罩子里——最终将实验空白值降到接近零,然后从一块于1953年落在亚利桑那州农田里的铁陨石中提取出几微克的铅。

他的推理简单而严酷:陨石是小行星的碎片,而小行星和地球是太阳系早期同一团原始星云里同时凝聚出来的。陨石在形成之后没有经历过任何地质活动的搅动,它的铅同位素比值就是太阳系出生那天的原始记录。测出陨石的年龄,就测出了地球的年龄。

帕特森在质谱仪上读出的最终数字是45.5亿年。在人类花了三百多年、从圣经族谱翻到热力学公式、从威斯敏斯特大教堂的烛光算到加州理工地下室的超净实验台之后,这颗行星终于被精确地钉在了时间的坐标轴上。一个被汽车尾气逼疯的年轻人,用一块从天上掉下来的石头,写下了地球出生证明上的最后一个数字。

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