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很多人都覺得隕石這種東西沒什么大不了的。事實上，隕石是一個非常有價值的研究對象，正是通過對隕石的研究，科學(xué)家才得以解決一個困擾了學(xué)術(shù)界將近100年的超級難題：地球有多大的年齡？

開爾文勛爵：可以用熱力學(xué)算

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開爾文勛爵

世界上第一個研究地球年齡的科學(xué)家是大名鼎鼎的開爾文勛爵。他假設(shè)地球最初是一個巨大的熔融火球，隨后由外向內(nèi)漸漸冷卻成今天的樣子，而這個冷卻的時間，就是地球的年齡。

1862年，開爾文勛爵發(fā)表論文，利用熱力學(xué)算出地球的年齡不超過4億年。后來，這個數(shù)字一降再降。在1897年發(fā)表的最后一篇計算地球年齡的文章中，開爾文勛爵宣稱地球年齡只有2400萬年。

但很快，就有一群人跑出來反對開爾文勛爵的文章，他們是一群地質(zhì)學(xué)家。

地質(zhì)學(xué)家：應(yīng)該用沉積巖算

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沉積巖圖

這些地質(zhì)學(xué)家是怎么計算地球年齡的呢？其實很簡單。大家知道，有一種很重要的地表巖石類型，叫沉積巖。沉積巖的結(jié)構(gòu)是一層層的，越下層的沉積巖，其年代就越久遠(yuǎn)。

通過研究某層巖石的沉積速度，就能計算出形成該層巖石所花費的時間；再把各層巖石的形成時間都加起來，就可以估算出形成整個沉積巖地形所花費的時間。地質(zhì)學(xué)家就把這個時間，近似看成是地球的年齡。

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沉積巖圖

很多地質(zhì)學(xué)家都用這種辦法估算過地球的年齡，算出來的數(shù)字明顯大于開爾文勛爵的結(jié)果。

舉兩個例子，著名的達(dá)爾文就在第一版的《物種起源》中宣稱：地球的年齡超過3億年；此外，地質(zhì)學(xué)家塞繆爾·霍頓也宣稱過：地球的年齡高達(dá)23億年。

很長時間，雙方都爭執(zhí)不下。直到19世紀(jì)末，這些地質(zhì)學(xué)家才得到意想不到的幫助，而這個幫助又恰好來自物理學(xué)。

物理學(xué)家：放射性才是王道

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安東尼·貝克勒爾

1896年，法國物理學(xué)家安東尼·貝克勒爾首次發(fā)現(xiàn)了 “放射性”現(xiàn)象。所謂的放射性，是指一些不穩(wěn)定的原子核會自發(fā)地衰變成一些穩(wěn)定的原子核，同時放出某些射線的現(xiàn)象。

貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾元素具有明顯放射性。兩年之后，皮埃爾·居里和瑪麗·居里發(fā)現(xiàn)釙元素的放射性更強。這三人也因此共享了1903年的諾貝爾物理學(xué)獎。

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居里夫婦

順便多說一句。本來評獎委員會只打算把1903這屆諾貝爾獎頒給安東尼·貝克勒爾和皮埃爾·居里兩人。但皮埃爾非常愛他的妻子，堅持要求把他的妻子也列為最后的得獎人，這才讓居里夫人沒被歷史埋沒。

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1903年諾貝爾物理學(xué)獎授予貝克勒爾和居里夫婦。圖片來源：諾獎官網(wǎng)

不久后，著名物理學(xué)家歐內(nèi)斯特·盧瑟福注意到了放射性的巨大實用價值。他發(fā)現(xiàn)，無論是哪種放射性元素，其一半衰變成其他元素的時間（也就是所謂的半衰期）總是固定不變的。

舉例來說，100千克的鈾衰變得只剩50千克，和50千克的鈾衰變得只剩25千克，兩者所花的時間完全相同。

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盧瑟福

這樣一來，就能把放射性元素的半衰期當(dāng)成是一個時鐘，來測量地球的年齡。盧瑟福研究了鈾礦石的衰變情況，然后發(fā)現(xiàn)地球的年齡至少有7億年。這對地質(zhì)學(xué)家來說，是一個巨大的支持。

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鈾元素（資料圖）

隨后做出關(guān)鍵性突破的，是英國地質(zhì)學(xué)家阿瑟·霍姆斯?；裟匪棺⒁獾?，鈾元素的一種同位素 — 鈾235 — 具有長達(dá)7億年的半衰期，因此，它可以作為一個很理想的時鐘來測量地球年齡。

通過測定古老巖石中鈾和鉛的含量，霍姆斯在1946年發(fā)表了一篇文章，宣稱地球至少存在了30億年。

彼得森：最好的還是隕石

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克萊爾·彼得森

以前人們測地球年齡，都是去尋找一些特別古老的巖石。但問題在于，那些所謂的古老巖石，其實都是在地球誕生很久以后才形成的。換句話說，如果研究地球上的巖石，很可能會大幅度低估地球的年齡。

地球化學(xué)家克萊爾·彼得森提出了一個非常大膽的猜想：從太空中落下來的那些隕石，其實是太陽系形成初期剩下來的建筑材料，它們的內(nèi)部還保留著太陽系最原始的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

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在納米比亞的霍巴隕鐵：已知最大的完好隕石，長2.7米，重60噸。圖片來源：Calips

換句話說，這些隕石其實和地球一樣古老。只要用霍姆斯的辦法，準(zhǔn)確測出這些隕石到底存在了多少年，就能推算出地球的年齡。

這些天外來客，就這樣為解決地球年齡這個世紀(jì)難題帶來了曙光。

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加州理工學(xué)院

不過，彼得森還是遇到了一個很大的麻煩。他發(fā)現(xiàn)自己的隕石樣品一旦接觸空氣，樣品中鉛的含量立刻會出現(xiàn)非常明顯的上升。換言之，這些隕石樣品很容易受到空氣的污染。

為了對付這個麻煩，彼得森在自己后來任職的加州理工學(xué)院建立了世界上第一個無菌實驗室。他在無菌實驗室里挑選古老隕石的樣品，并仔細(xì)測定其中鉛和鈾的比例。

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威拉姆特隕石 圖片來源：Dante Alighieri

1955年，彼得森在一次學(xué)術(shù)會議上正式宣布，地球的確切年齡是45.5億年。這個數(shù)字，一直到現(xiàn)在也沒有發(fā)生大的改變。

來自天外的隕石已經(jīng)幫助人們解決了地球年齡的世紀(jì)難題。未來，它們有可能在“生命起源”這樣更重大的問題上，帶給人類更大的驚喜。（作者：王爽）