立锆与钻石非常相似,没有珠宝鉴定经验的普通人很难分辨
说到这里,关于天然锆石和人造立方氧化锆的恩怨情仇就告一段落。当然,本文并不是要介绍人类造假钻石的故事,接下来要说的更为关键——其实多数人都不知道的是,直到今天,锆石在科学上有着远大于做“假钻石”的用途。在不起眼的锆石中,隐藏着地球最大的奥秘,甚至与人类最重要的科学发现——进化论,都有千丝万缕的联系,这是怎么回事呢?
1859年,达尔文的旷世大作《物种起源》出版,对整个西方基督教世界产生了炸裂式的冲击。除赫胥黎这样少数几个坚定支持的科学家,多数人都对“人是猴子变的”这样的观念难以接受,开始试图从各种方面推翻进化论。
想要推翻一个科学观点,一定是科学家提出的质疑最为有力。针对进化论一个相当有力的质疑就是:“地球的年龄到底有多长?是否给生物留有了足够长的时间来发生进化?”
测量地球的年龄当然是件非常困难的事情,最关键的是,人们甚至没太想明白用什么方法来推算。早在1650年,曾有一位爱尔兰大主教詹姆斯·厄谢尔根据《圣经》的各种记载进行了(kai)认(nao)真(dong)的计算,最后他宣称地球被创建于公元前4004年10月26日上午十点。这个听起来十分奇幻的结果,想不到罗马教廷还当真了,并作为标准答案印发各地。可想而知,这种奇谈怪论连许多基督教信徒都半信半疑,对科学家来言显然不值得一驳。
地球到底存在多久了?这是一个令科学家困惑不已的问题
看上去比较靠谱的计算方法来自著名的开尔文勋爵,大家了解的绝对温标单位“开尔文”就是为了纪念他在热力学的杰出贡献而命名。开尔文勋爵使用了自己最拿手的热力学知识开始了对地球年龄的估算,大概思路是这样的:
大家知道当人类采矿的时候,越往地下挖,四周的温度就会越高,这被称为“地温梯度”,理论上挖到足够深,就能挖出来岩浆。因此,十九世纪的人类确信,地球在诞生之初一定是一个红热的岩浆球,随着热量不断散发到宇宙中,温度不断降低,直到最后热量完全耗光后变得彻底冰冷死寂。
随着向地球内部的深入:岩石圈-上地幔-下地幔-地核,地下的温度也在持续上升
这个模型,我个人称之为——“热汤圆”模型。简单的说,开尔文勋爵认为地球是一个出锅很久的汤圆,大家知道汤圆煮熟捞出后会慢慢凉下来,由表及里,直到最终彻底完全冷下来。而对于吃汤圆的我们,只要知道汤圆现在的温度,以及它降温的速度,就可以倒推出汤圆的出锅时间了。以此推论,只要我们知道了地球的初始温度(也就是岩浆的温度)、岩层的导热系数以及当前地球的温度(地温梯度),就能计算出地球的年龄。
有经验的人尝一下汤圆的温度,就能知道出锅多久了
在《物种起源》发表后3年的1862年,开尔文勋爵发表了一篇名为《论地球的缓慢冷却》的文章,正式开始使用热力学推算地球年龄的工作。他将岩浆的温度设定为3870℃(其实没那么高,岩浆平均温度大概也就在800℃—1200℃之间),估算了地球导热系数与地温梯度的平均值。开尔文勋爵自己也知道,这种方法测出来的地球年龄肯定有很大偏差,因此最初他算出地球的年龄大致在2000万年到4亿年之间。不过通过持续不断的精确调整参数,到了1897年,他最终给出了一个很确定的地球年龄:2400万年。