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【科學講堂】量隕石輻射 計地球歲數

2018-05-16

地球是我們賴以生存的星球,在人類發展過程中,對地球的疑問從未間斷,當中地球的年齡一直為人關心。由宗教人士、地質學家、動物學家、化學家,以至物理學家等,也曾深入探討地球的歲數,然而各派答案不一,最終利用放射性測量法,以推算出地球的年齡,獲得大多數科學家認同。

《聖經》:地球約6,000年歷史

要知道地球的確切年齡,最困難在於如何找到可靠證據。與人類歷史有關的,我們可以依賴文獻上的記載,但亦不一定可靠,更何況要找出未有人類出現前的地球,究竟存在了多久,絕非一件容易的事。

在16世紀至17世紀,曾任全愛爾蘭天主教會大主教的烏雪(James Ussher),曾根據《聖經》中的記載,推算「地球大約有6,000年歷史」。

這個「地球有多老?」的問題,在一眾地質學家間,掀起好些爭論。18世紀至19世紀的地質學家萊爾(Charles Lyell),觀察其身處時代的地質變化,發現沙石沉積到河床上、高山上的岩石被風化為沙土,或是地球表面板塊移動等過程,都是進度緩慢。

再者,萊爾認為數千年前的沙石沉到河底的速度,不應該比現在快很多或是慢很多,認為上述過程的速度,在地球過往的歷史中沒有太大的變化。我們見到的許多高山深谷,每每都在告訴我們,地球表面經歷了極大的變化。

試想像美國的大峽谷有多深?如果改變地貌的過程是如斯緩慢,若然沒有悠長歷史的地球,如何促成這些大自然的鬼斧神工呢?

法動物學家:地球歷史僅數百萬年

另一派別的地質學家認為地球表面由一些相對短期,但大規模的災難塑造而成,包括是大洪水及火山爆發等,每次都為地面帶來翻天覆地的變化,同時也可能令大量生物滅絕。這些大災難可以在相對短時間內,大幅改變地球面貌,因此相信這個理論的法國動物學家居維葉(Georges Cuvier)估計「地球的歷史只有數百萬年」。

估算地球歲數的重要性,需要跟達爾文(Charles Darwin)的進化論放在一起思考,因為進化論利用大自然「物競天擇」的道理,去解釋各種不同形態生物的來源,這個過程本身就十分緩慢。

居維葉估計的地球歷史只有數百萬年,看來沒有足夠時間,讓生命在地球開展,然後再從簡單的單細胞生物,慢慢演化至人類這種複雜的物種。假如地球的歷史不夠悠長,同時是在暗示進化論可能在地球並不適用。

用隕石測地球年齡

如何掙脫這個困境呢?二十世紀初,化學家居禮夫婦大力推動了有關放射性元素的研究,啟發其他科學家發現放射性元素,其實普遍存在岩石之中,而且這些元素的輻射固定地變得衰弱,可用來推算地球年齡。

美國地質學家帕特森(Clair Patterson)在上世紀50年代研究時,特意花費數年搜集隕石,再以實驗測出地球年齡約為45.5億年,而這數字至今仍沒被推翻。

1975年,中國科學家對吉林隕石雨的同位素年齡測定,亦獲得一樣的結果--地球年齡約為45.5億。 ■張文彥

作者簡介:香港大學土木及結構工程學士。短暫任職見習土木工程師後,決定追隨對科學的興趣,在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位,修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師,教授基礎科學及通識課程,不時參與科學普及與知識交流活動。

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