地球年龄大概46亿年,霸王龙生活的白垩纪距今有7000多万年,我们人类出现不过数十万年,那么我们是怎么知道距今几亿年的化石年龄的呢?我们不可能掐表计算,也不可能是毫无依据的猜测,那么接下来就为大家解释一下考古界和地质探测常用的一种同位素测年法,也是目前最具权威性的一种测定年龄的方法。
随着人们对微观物理学的不断探索,特别是对原子的认识逐渐加深,20世纪初,一位科学家提出了一个假说,即元素周期表同一个位置有着相对原子质量不同的变种元素,没过多久就有科学家相继得到了不同相对原子质量的铅和氖元素。随着不断研究,科学家们发现了大量同位素,其中没有放射性的有三百多种,有放射性的同位素就更多了,多达几千种。直到20世纪30年代,人们对原子核内部构造有了更进一步的发现,才知道,所谓的同位素其实就是原子核内部的质子数相同,而中子数不同的元素。
一般的元素中子数和质子数数量相同,但是有的中子数数量大于中子数,但是由于中子不带电,原子的正负电依旧平衡,所以同位素与正常的元素表现出一摸一样的化学性质,比如碳-14是碳-12的同位素,两者具有相同的化学性质,所以生活中的碳基生物可以同时含有这两种元素,而不影响它的碳循环和生命活动。随着对放射性元素的观察研究,人们发现放射性同位素会衰变,得到了许多具有放射性同位素的衰变周期,并且将原子核从开始衰变到衰变到一般质量的时间称为半衰期。
虽然我们无法得到一个原子核半衰期有多长,但是对于一个数量众多的元素,作为一个整体它的半衰期是稳定的,并且不会因为温度、压强等其它外界因素的改变而改变,已知的放射性同位素半衰期从几微秒到上百万年都有,正是利用放射性同位素衰变的原理,人们得到了测量地质和远古化石年龄的方法,地球的年龄也是通过这个方法测出的。Th钍的同位素(几个同位素里半衰期最长的是钍-232)有着长达140亿年的半衰期,比地球年龄还要长,用它来测算地球的年龄可以说完全够料了。
不过要想测算不同物体的年龄需要选取合适的同位素,并不是半衰期最长的就合适,而且被测量的物体需要有一个相对密闭的存储环境,一般都是被埋在地下或者岩石内,这样就不会被现代环境中的元素所干扰。
相信各位知道同位素测年法后,就不会对科学家能够准确说出化石年龄而大惊小怪了,几万年的年龄也只是小儿科了。
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