科學家憑什麼判斷地球和太陽系已經45億歲了？
有什麼
證據
證明地球和太陽系是在45億年前形成的呢？
在學校的課文中，我們可以看到太陽系以及地球的準確年齡，高達45億年，那麼我們是怎麼知道地球和太陽系是在45億年前形成的呢？科學家又是憑什麼判斷的呢？
地球的古老是毋庸置疑的，我也相信證據是豐富的，並且有些確實是結論性的，實際上最好的證據包含在地球不完整、複雜但準確的地層記錄中——這一記錄是近兩個世紀以來的研究課題。地質學家利用化石從一個地區到另一個地區進行對比，已經能夠得出一個相對的世界範圍內的岩層構成順序，並將岩石記錄和地質年代劃分代、期和世。對地質年代的最後一次修改是在20世紀30年代，那時放射性測年還沒有完全發展，漸新世被插入到始新世和中新世之間。
雖然早期地層學家能夠確定岩石單位和化石的相對順序，但他們只能透過觀察當今地質過程的速率，並把這些地質過程產生的岩石與地層記錄中儲存的岩石進行比較，來估計所涉及的時間長度。20世紀40年代末和50年代，隨著現代放射性測年方法的發展，第一次不僅可以測量代、期和代的長度，而且可以檢查這些地質時間單位的相對順序。放射性年代測定證實了地層學家和古生物學家確定的相對年代標度是絕對正確的，只有相對年代標度和放射性年代測定方法都正確，才能得到這個結果。
顯生宙岩石中豐富多樣的化石讓地質學家們能夠相當詳細地解讀出過去6億年左右的地球歷史。然而，在前寒武紀岩石中，化石很少，因此，地球歷史這一重要部分的地質記錄尤其難以破譯。儘管如此，前寒武紀岩石的地層學和放射性年代測定已經清楚地表明，地球的歷史可以追溯到數十億年前。放射性年代測定法並不僅僅適用於地質記錄中選定的少數岩石。科學文獻記載了數以萬計的放射性年齡測量資料。這些資料清楚地證明了地球的歷史從現在向後延伸到過去至少38億年。
關於地球的歷史，一個特別吸引人的問題是“地球是什麼時候開始的？”這個問題的答案是由放射性年代測定法提供的，現在已知的誤差只有幾個百分點。
有三種基本方法被用來確定地球的年齡。第一項任務是尋找暴露在地球表面的最古老岩石，並確定其年代。這些最古老的岩石是變質岩，它們的歷史更早，但現在已經被抹去了，所以以這種方式獲得的年齡就是地球的最小年齡。由於地球是作為太陽系的一部分形成的，第二種方法是測定地外物體的年代，即隕石和月球樣本。這些樣品中有許多不像最古老的地球岩石那樣有那麼強烈和複雜的歷史，它們通常記錄的事件更接近或等於行星形成的時間。第三種方法，也是科學家認為能給出地球、其他行星和太陽系最精確年齡的方法，是確定地球、月球和隕石的模型鉛年齡。這種方法被認為代表了鉛同位素最後一次均勻分佈在整個太陽系的時間，從而也代表了行星天體被分離成離散的化學系統的時間。透過這些方法得出的結果表明，地球、隕石、月球以及由此推斷的整個太陽系的年齡都在45億年到46億年之間。
在簡要回顧地球年齡的證據之前，我要強調的是，太陽系和地球的形成不是一個瞬間的事件，而是在一個有限的時間內發生的，是宇宙形成時啟動的過程的結果。因此，談論太陽系和地球的形成間隔比談論離散的年齡更正確。然而，目前的證據表明，與太陽系形成以來的大約40-50億年前的時間相比，這些間隔相當短，大約在1-2億年。因此，用不同方法測量的地球、月球和隕石的年齡代表著略微不同的事件，儘管這些年齡的差異通常很小。
當然，說實話我們不知道這顆行星的確切年齡，比如具體到45億年的幾個月甚至幾天。最基本的問題是，地球對岩石進行迴圈利用，所以放射性衰變並不像看上去那樣有效，因為我們找不到原始的岩石。鋯石已經被測量過了，但地球的年齡肯定比這要大得多，因為我們知道，至少有一些鋯石是在相對較冷的條件下結晶的，而且有水存在。這些水被過熱了，仍然處於巨大的壓力下，但比其他同年齡的鋯石要冷得多。
根據鋁的衰變速率，我們估計了冷凝年齡的開始，最早形成的固體是鈣鋁夾雜物（CAI）。含有這些元素的球粒隕石使我們能夠估計當時其他放射性物質的濃度，這反過來表明，CAI形成於恆星基本完成後不久。一種壽命明顯更長的同位素給了我們一個鎢/鉿鍾，這是因為當鐵熔化時，鎢被提取出來，而鉿卻沒有。這是因為每一種元素都有不同的同位素，因此26Al是不穩定的，並衰變為26Mg，但27Al和已知的三種Mg同位素的其他比值讓我們可以弄清楚發生了什麼。這些不同的同位素讓我們形成了一個漸進的“事件日記”，最重要的是，因為在不同型別的固體中有不同的時鐘，它們以不同的方式工作，因此存在交叉檢查。當然，所有這些都過於簡化了，而且在細節上，這是一個有點複雜的過程。
回到最初的原點，地球是由岩石構成的。當岩石形成時，這些岩石就熔化了。許多岩石在冷卻時形成鋯石晶體。這些晶體是在岩石凝固時與它們所嵌的岩石一起形成的。鋯石晶體傾向於排除鉛，濃縮釷、鈾和其他一些物質，如鋯——這種金屬是以該晶體命名的。
釷和鈾天生具有放射性。它們有半衰期。隨著時間的推移，它們會分解成許多產品，最終產生鉛。釷232花了141億年的時間才使原來的一半釷衰變為鉛208。鈾238需要45億年的時間才有一半衰變成鉛206。所以當晶體形成的時候晶體中的鉛是零的。所以任何鉛208肯定來自於釷232任何鉛206肯定來自於鈾238。
而且各種同位素年代測定表明，火星幾乎可以肯定是在CAI形成後大約3000萬年前形成的。如果火星能如此迅速地形成，那麼地球也不會落後太多。預計地球是在CAI形成後的3000萬年-6000萬年之間形成的，而這是在恆星形成後不到100萬年的時候形成的。所以我們可以推測太陽系和地球的年齡相差無幾，兩者都是在45億年前形成的。