地球的年龄（科学家是如何确定地球的年龄）

如果你在科学网站或科普书籍上查找地球的年龄，通常会发现结果是“估计为45.4亿年”，还有正负5000万年的误差。你可能还会惊讶地发现，公认的估计数据可以追溯到20世纪50年代，并且从那时起就几乎保持不变，尽管从那时至今其他领域的科学知识已经有了显著的进步。那么，这是怎么回事呢？
计算地球年龄的工作可以追溯到遥远的古代。古希腊哲学家亚里士多德认为，时间是没有起点和终点的，他也相信地球是无限古老的；古印度的宗教学者则认为，宇宙不断地爆炸、膨胀和坍缩，然后循环往复，他们计算出地球已经存在了19.7亿年。
根据布伦特·达尔林普尔所著的《地球年龄》一书，在中世纪时期，许多基督教神学家都在仔细研究圣经，寻找地球年龄的线索，他们的估计值在5471年到7519年不等。从18世纪到19世纪，众多科学家也根据各种线索——从地球的冷却速度和沉积物的积累到海洋的化学演变——得出了各种各样的估计值。
就在20世纪初，科学家发现可以通过测量放射性衰变来计算岩石的年龄，这种方法被称为放射性年代测定法。1907年，美国化学家和物理学家博尔特伍德提出了“铀-铅测定法”，认为铅是铀放射衰变的最终产物。在理论上，只要知道一块岩石中铅和铀的比例，就可以计算出岩石的年龄。那么，问题的关键就在于找到和地球同时期形成的岩石。
到了20世纪50年代初期，加州理工学院有一位名为克莱尔·帕特森的地球化学家，他曾在第二次世界大战期间参与了开发原子弹的曼哈顿计划，不过更为人津津乐道的是他对地球年龄的计算。帕特森测量了代亚布罗峡谷的陨石，以及其他几块陨石碎片的铅同位素组成。这些太空岩石被认为来自太阳系的小行星，而这些小行星与地球在同一时间形成。
1953年，帕特森提出了41亿至46亿年的地球年龄估计值，之后又在1956年得出了更精确的估计值：45.5±0.7亿年。自此以后，对陨石和月球岩石的研究结果只对该数值进行了微小的修正。
尽管帕特森的突破使他在科学界名声大噪，但他自己并不认为这有什么大不了的。1995年，在他去世前不久接受的一次口述历史采访中，他回忆道，当时“没什么人关心”这个问题。“即使在今天，人们也不关心地球的年龄。事实上，对此的关注度比40年前我测量的时候还少。”
值得一提的是，帕特森在研究地球表面铅分布的时候发现，进入20世纪之后，自然界的铅浓度增加速度陡然提升，远远高于过去数十亿年的积累速度，而工业污染尤其是化石燃料的燃烧是这些铅的主要来源。意识到这个问题之后，帕特森将后半生的主要精力都投入到环保事业中。