从数千万年到四十五亿年，地球年龄如何得到越来越精准的测量？

万物有始有终，我们脚下的大地也不例外，为了得到准确的地球年龄，人类经历了漫长的探索过程，这也是人类文明不断进步的体现。

在日常生活中，我们可以通过数年轮的方法来判断一些植物的年龄，通过观察牙齿来了解大部分哺乳动物的年龄，因此“年轮”和“牙齿”就变成了衡量生物年龄的计时器，而地球的计时器该如何寻找呢？和“年轮”与“牙齿”类似，如果存在一种地球的计时器，那么这个计时器的量程必须要不小于地球的实际年龄，而且它的“刻度”也必须均匀稳定。

我们先来了解一下初代“大计时器”——海水盐分测年法，这款“计时器”的发明人是来自英国的爱德蒙·哈雷，如果你对这个名字感到陌生，那么你一定听说过哈雷彗星，爱德蒙·哈雷便是首个测量其轨道数据并准确预言其回归时间的第一人。

哈雷的理论认为，海洋中的盐分物质来自于岩石，如果可以测得海洋中的盐分总量以及岩石每年向海洋中析出的盐分量，那么二者的比值便是地球的年龄。据说物理学家约翰·乔利用通过这个方法计算出地球的年龄约为九千万年。当然，现在来看这种方法会发现其明显不符合“计时器”的要求，因为海洋的形成是在地球形成之后，而且海洋本身也会不断的析出盐分，这款“计时器”不管是量程还是刻度的均匀性都不符合要求。

和海水盐分测年法类似的还有沉积岩测年法，该理论由地质学家约翰·菲尔普斯提出，他认为沉积物的层层堆积形成岩石，通过测得每个地质时期的沉积岩厚度然后计算总和，再除以沉积速度就能得到地球的年龄，约翰·菲尔普斯计算认为地球的年龄约为一亿年。从该理论本身来看，沉积岩的形成明显也是地球形成之后的事情了，虽然地球表面有百分之七十是沉积岩，但是从纵向的岩石圈来看，沉积岩的厚度仅为百分之五左右，而且沉积岩还会有变质作用和熔融作用参与，因此这款“计时器”同样无法测量地球的年龄。

升级版“计时器”——热力学测年法。1799年法国博物学家布封在其发布的著作《自然纪元》中提出了一种地球形成假说，他认为太阳与彗星撞击分离出的物质形成了地球，这个过程是一个逐渐冷却的过程，在布封的个人笔记中，他认为地球的年龄大约为300万年。布封的地球形成假说其实就是热力学测年法的理论基础，既熔融状态的地球冷却到当下的状态需要多久的时间。热力学之父开尔文勋爵按照这个思想计算认为地球的年龄约为两千万至五千万年间，这个结果遭到了同时期达尔文的反对，因为从进化论的角度来看，数千万年不足以使一个简单的细胞生物演化成复杂的人类。虽然熔融状态的地球几乎将“计时器”的量程拉满，但是地球冷却过程中的对流作用以及地球内部放射性物质的加热效应会干扰“计时器”稳定性，因此这款“计时器”也无法有效测量地球的年龄。

终极版“计时器”——放射性同位素测年法。伴随着人类撞开微观世界的大门，科学家发现许多元素的原子核处于一种不稳定的状态，它们能够自发地放出射线衰变为另一种元素，这个过程就是放射性衰变，这种放射性衰变还会发生在它们的同位素上。科学家把放射性衰变过程中，某种放射性元素的原子数减少到原来一半所消耗的时间称为这种放射性元素的半衰期，放射性元素的半衰期不随外界条件以及元素自身质量、状态的改变而变化，有些放射性元素的半衰期可达百亿年之久。从这些特点来看，这款“计时器”的量程和稳定性都具备了，只差付出实践了。

铀238的半衰期高达4.46*10^9年，也就是说一定数量的铀238经过4.46*10^9年后，会有一半变为另一种物质，科学家通过测量地球岩石中铀铅同位素的比值得出了42亿年的“球龄”，但科学家认为这个结果仅能反映出地球地壳的形成时间，因为岩石本身也是在地球冷却之后才会形成。

于是科学家把目光放到了太阳系的形成，现代理论认为太阳系中的天体诞生于原始星云，时间不会有太久的差别，如果能够测量地质条件稳定的地外天体中的放射性元素，那么就可以忽略地球岩层的冷却过程而更加接近真实的地球年龄。幸运的是数万年前一个三十万吨左右的太阳系天体撞击了今天的美国亚利桑那州，形成了“巴林杰陨石坑”。

1956年美国地质学家莱尔帕特森通过“铅—铅测年法”测量了“巴林杰陨石坑”中的陨石残骸，在结合地球岩石中铅同位素的含量后，莱尔帕特森认为地球的年龄约为45.5年，这一结果和阿波罗14号登月带回的月球岩石测量结果相吻合。