如果地球會吹蠟燭過生日，我們需要給它準備多少根蠟燭？

有時候地球可能會陷入這樣的尷尬局面：有人送來了印著“45.4億歲”的蛋糕，而另一些人帶來了寫著“45.67億歲”的禮物盒。

你可能會疑惑，兩個生日？難道地球也分農歷、公歷兩個生日嗎？哪一個才是地球真正的年齡呢？

地球的兩個“生日”，

到底從哪兒來的？

45.67億年來源于國際地質年代表。國際地層委員會（ICS）發(fā)布的地質年代表是全球地質學界公認的標準，是目前使用最廣泛、權威性最高的時間框架。自2022年起，國際地質年代表中冥古宙（Hadean Eon）的開端開始標注為約45.67億年（即4567Ma），在此之前是大家熟知的46億年（即4600Ma）。

圖：國際地層年代表（最新版）

45.4 億年這個數(shù)字同樣來頭不小，是許多權威資料中采用的地球年齡。比如美國地質調查局（USGS）在其官網上公布的地球年齡最佳估計為 4.54?±?0.05 GA（十億年）。在W. Jack Rink和Jeroen W. Thompson所著的百科全書《Encyclopedia of Scientific Dating Methods》（科學年代測定方法百科全書）中也是將45.4億年作為地球的年齡。如果你用谷歌搜索地球年齡的話，搜索結果的第一行也是45.4億年。

圖：Encyclopedia of Scientific Dating Methods

兩個年齡是如何計算？

意義是什么

地球沒有身份證，所以我無法直接讀取他的出生日。但巖石卻自帶“計時器”，它們悄無聲息地記錄著時間的刻度。科學家最常用的一種測年方式，叫做放射性同位素測年。

簡單說，有些元素（比如鈾）是不穩(wěn)定的，它們會隨著時間按固定速率衰變成另一種元素（比如鉛）。通過測量母體元素（鈾）和子體元素（鉛）在樣品中的比例，科學家可以反推出這塊巖石“開始計時”的那一刻——也就是它形成的時間。就像一個天然的“沙漏”，只不過沙子是原子，而時間的尺度是億年。而其形成時間代表的則是巖石最后一次熔融或受到足夠擾動以致其放射性元素重新均質化的時間。

那問題來了——我們不可能拿地球“出生”時的巖石來測年吧！它們早就被地殼運動、風化、熔融破壞了。目前最古老的巖石加拿大努夫亞吉圖克綠巖帶巖石——41.6億年（2025年7月份的新發(fā)現(xiàn)，此前最古老巖石被認為是40億年的片麻巖），最古老的礦物西澳大利亞杰克山的變質礫巖中的鋯石礦物——44億年。

圖：41.6億年巖石采樣地

45.67億年的結果來源Connelly 等人2012年在《Science》上發(fā)表研究，通過鉛-鉛高精度測年，對一塊 CAI（富鈣鋁包裹體） 樣本進行了分析，測得其年齡為 4567.30 ± 0.16 百萬年。

那是在太陽系形成之初，一團由氣體和塵埃組成的原始星云在引力作用下開始塌縮，形成了太陽，并在其周圍留下了一個巨大的原行星盤。這個盤中的物質不斷冷卻、碰撞、聚集，而富鈣鋁包裹體（CAIs）就是最早凝結出的固體顆粒。這些 CAIs 常被視為整個太陽系（包括地球）形成歷史的“零點”。雖然CAIs不等于地球，但可以看作組成地球物質的最早固態(tài)前身，是地球“潛在存在”的時間起點。所以，從宇宙層面的視角來看，45.67 億年前可以被視為太陽系的初始時刻，地球尚未成形，卻已經具備存在的潛力。

圖：原始星盤

45.4億年并非來自對單個巖石的直接測年，而是基于以下方法得出的：將地球和隕石視為一個共同演化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)中鉛的同位素組成（特別是鉛-207與鉛-206的比例）會因放射性鈾-235和鈾-238的衰變而隨時間變化。科學家利用這一原理，計算了地球最古老的鉛礦石中的鉛同位素，從其原始組成（通過測定鐵隕石中不含鈾的隕硫鐵相測得）演化到這些鉛礦石從其地幔儲庫中分離出來時的組成所需的時間。

此外， Tera（1981）還通過繪制放射成因207Pb/206Pb與以204Pb/206Pb表示的來源組成的關系，為四個古老方鉛礦構建了來源剖面。在此分析中，他得到的交點對應的T值為45.4億年（4.54 Ga）。他認為該年齡可能代表了形成地球的原始物質中鈾-鉛分餾的時間。如果這種分餾發(fā)生在地球積聚的時期或非常接近該時期，那么這個年齡就是地球的年齡。如果不是，則它代表了形成地球的物質碎片的年齡。

后來科學家又通過對隕石以及月球和地球樣品中滅絕放射性同位素體系日益精確的研究，也提出過不同定義的地球年齡，比如基于地幔源（如洋中脊玄武巖 MORBs）中放射性鉛的積累，推算出地球核心形成的 Pb-Pb 年齡為：4.45 Ga，基于大氣中 129Xe 的放射性過量（源自 129I 衰變）得出大氣封存的時間：4.46 Ga。

目前比較公認的地球年齡最佳年齡為45.4億年，這一結果與帕特森（Patterson）在1956年開創(chuàng)性研究中提出的初始估計值45.5億年（±0.07億年）相差不大，也是基于對其的矯正發(fā)展而來，并得到了地球上最古老巖石和月球樣本的多方法驗證。

結語：地球吹蠟燭，

我們該插幾根？

地球的生日，到底是45.4億歲，還是45.67億歲？

其實，這個問題的答案，和你怎么看待“開始”這個詞有關。

如果你認為一個生命從物質開始聚合那一刻就已經存在，那么地球的年齡是 45.67 億歲。

如果你更在意實體行星真正誕生的那一刻，那么你可能更傾向于 45.4 億歲。

而科學的魅力，正是它允許我們在不確定中追求清晰，在多種視角中找尋合理。它從不急于武斷地下定義，而是用數(shù)據、邏輯、懷疑與驗證，慢慢拼出一個世界的樣子。

所以，下次再看到兩個不同的“地球生日”，別急著懷疑誰搞錯了。

不妨想一想：我們是否也該為地球準備兩個生日蛋糕？一個慶祝它的宇宙（太陽系）起點，另一個慶祝它的星球初生。

畢竟，對一個四十五億多歲的“老壽星”來說，多一根蠟燭，不算過分。

來源：石頭科普工作室

編輯：千里雁啼

轉載內容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場

如需轉載請聯(lián)系原公眾號