长期以来,人们认为地球有一个起源时间。但是直到19世纪,随着地质学的发展,人类才对地球的年龄有了科学的估计。1862年,著名的物理学家开尔文(Kelvin)估算了地球的年龄。开尔文假设地球始于完全融化的状态,并且通过估算表面温度的冷却时间,可以知道何时形成地球。根据开尔文(Kelvin)的估算,地球应在2000万至4亿年前形成。
但是,开尔文(Kelvin)大大低估了地球的年龄。因为他没有考虑地球内部的另一个热源-放射性热。根据目前的估计,在地球内部的热源中,放射性热和原始热是每个站点的一半。此外,地球内部存在热对流现象,这也可能使地球温度下降的速度比开尔文的估计快得多。
直到19世纪末和20世纪初,居里人发现了镭和镭这两种放射性元素之后,地质学家才意识到人们低估了地球的年龄。如果考虑到放射性热和热对流,地球的年龄估计超过40亿年,接近现代测量值。
科学家进一步发现,放射性元素的半衰期非常稳定,不受外部温度和压力的影响,因为这是由原子核本身的结构决定的。因此,使用放射性元素可以准确地测量地质年龄。这种方法称为放射性约会。
从理论上讲,只要您知道行星上最古老的物体的年龄,就可以知道地球的形成时间。在地球上,存在一种可用于确定地球年龄的矿物,即含有铀和铅的锆石。铀会分解成铅。通过测量锆石中的铀铅同位素比,可以知道锆石的年龄。这种方法称为铀铅定年法。迄今为止,科学家发现的最古老的锆石可追溯到44亿年前,这意味着地球至少有44亿年的历史。
但是,锆石不是地球上最古老的物体。因为地球形成时是熔融的,所以锆石在地球冷却一会后才形成,因此地球的实际年龄肯定会超过44亿年。
随着地球继续经历地质变化,很难根据地球上的物质准确确定其年龄。但是整个太阳系(包括行星,小行星)是由同一个星云形成的,小行星形成后迅速冷却,保留了有关早期太阳系的信息。如果这些小行星落在地球上,我们可以通过它们知道地球形成的时间。
由于陨石主要包含铅,因此可以通过铅-铅定年法计算地球的年龄。在1950年代,地质学家测量了50,000年前坠落到地球上的陨石的铅同位素比。地球年龄第一次是45.5亿年,这是通过各种方法测得的。地球的年龄是一致的。如今,科学家对地球年龄的最准确估计为45.4亿年,不确定性不超过1%。