无神论者吧 关注:34,721贴子:1,377,971

【科普】地球年龄……什么?年轻的地球?

只看楼主收藏回复

在talkorigins看到了一片关于地球年龄的文章,挺有意思。文章大体介绍了一下地球年龄的推算,以及反驳了一下神创论者的年轻地球论。特此搬运一下。


IP属地:马来西亚1楼2018-08-12 11:13回复
    地球的年龄有多大?我们是怎么知道的?
    如今,科学界普遍接受的地球以及太阳系年龄为45.5亿年左右(正负±1%),这个数值是从不同支线的证据中推算而来。
    不幸的是,我们无法从单单来自于地球的材料来直接计算地球年龄。因为有证据表明,来自地球堆积物的能量会导致表面被熔化,并且侵蚀过程以及地壳再循环作用显然会摧毁掉所有的最早时期表面。
    目前,在地球上找到的最古老岩石大约有38-39亿年前(通过几种放射性测年法计算),其中某些岩石为沉积岩,并且其内部包含的矿物质年龄则可达41-42亿年。像如此高龄的岩石相对较为稀少,然而年龄至少达35亿年的岩石在北美、格陵兰、澳大利亚、非洲以及亚洲都有找到。


    IP属地:马来西亚2楼2018-08-12 11:14
    回复
      尽管以上这些数值并不能代表地球年龄,但是它们却建立了一个年龄的下限(也就是说地球年龄起码至少与这些岩石组一样的老)。这个下限与多次独立推算的实际地球年龄,即45.5亿年是一致的。
      计算地球年龄最直接的方法就是Pb/Pb(铅)等时线年龄法(即利用Pb的同位素进行测量),而用来推算年龄的样本则来自于地球以及陨石。这个方法需要三种铅的同位素(Pb-206、Pb-207以及Pb-208或-204),然后通过Pb-206/Pb-204对Pb-207/Pb-204进行作图。


      IP属地:马来西亚3楼2018-08-12 11:15
      回复
        如果太阳系是从共同的一滩物质中形成,而这滩物质依据铅同位素比值均匀分布,那么作图时,这滩物质中所有物体的最初图形都将落在一个单独的点上。
        而随着时间的流逝,一些样本中的Pb-206和Pb-207总量会发生改变,因为这些同位素是铀(U)衰变的最终产物;即U-238衰退至Pb-206,U-235衰退至Pb-207。这会造成图像中的数据点会逐渐彼此分离。其中,岩石的铀/铅比例越高,则Pb-206/Pb-204和Pb-207/Pb-204数值会随着时间改变越大。
        如果太阳系起源在铀同位素比值上也同样均匀分布,那么数据点则总会落在同一条直线上。通过这条直线的斜率,我们则可以计算当这滩物质开始彼此分离成一个个物体后,时间总共过去了多久。


        IP属地:马来西亚4楼2018-08-12 11:17
        回复
          一位年轻地球神创论者会拒绝接受以上这些“假设”,然而这些假设却本身已经被图形数据所验证。因为这些假设的一切前提就是:如果它们是错误的,那么当以Pb-206/Pb-204对Pb-207/Pb-204作图时,其中的数据点则没有任何理由会落在同一条直线上。
          比如,以下这张Pb-206/Pb-204对Pb-207/Pb-204的数据图,其数据点为:含有不同量铀的五个陨石(五个空心点),以及所有不包含铀的陨石(第一个单独的实心点),以及一个代表着现今陆地沉积层的点(另一个实心点)。从图中可知,这些点基本形成了一条直线,与上述假设中所提出的大前提很好的相符。


          IP属地:马来西亚5楼2018-08-12 11:19
          回复
            根据上述内容可知,针对地球年龄的其他测量同时也依赖于太阳系年龄的计算。而我们期望在太阳系中能找到一些随着地球形成并且地质活动性很差的物体(这样它们形成时的证据无法被抹去),比如上面提到的陨石。
            下表中是从一群陨石中,通过其他元素的放射测年法得出的地球/太阳系年龄。

            如以上表格中所展示,这些陨石一致的将年龄指向了45亿年左右,与Pb同位素法所测得的年龄相符。并且,即使是不同的陨石以及通过不同元素所测,结果依然如此。另外值得注意的是,年轻地球神创论者甚至无法指责我们选用数据。以上的数据中包含了所有陨石中的很多个样本,并且这些样本都使用了同位素年代测定法。根据Dalrymple (Dalrymple, G. Brent, 1991. The Age of the Earth, California, Stanford University Press, p286 & 474)的数据可知,在不到100个进行了同位素年代测定的陨石中,足足有大约70个样本展现出了低分析误差。


            IP属地:马来西亚6楼2018-08-12 11:20
            回复
              另外,对于单个陨石的最大年龄计算,即使通过多种放射性测年法,或者对同一陨石的多个样本进行多次测试,也普遍得出一致的年龄,即45亿年左右,如下图所示。



              IP属地:马来西亚7楼2018-08-12 11:20
              回复
                一些常见的年轻地球测量方法:
                年轻地球神创论者拒绝主流科学界所计算的地球年龄,因此他们便自己采用了另一套测量方法,并声称用他们的方法给出的地球年龄远远小于45亿年左右(通常是在几千年左右)。以下为常见的年轻地球“测量方法”:
                1.大气中氦的积累
                2.地球磁场的衰退
                3.月球上陨石灰尘的积累
                4.海洋中金属的积累
                注意,这些并不代表年轻地球神创论者最佳或者最难以反驳的言论,而是在科学神创论中最常见最普遍的言论。不知道科学神创论是什么的请自行看此贴!https://tieba.baidu.com/p/3943589001


                IP属地:马来西亚8楼2018-08-12 11:21
                回复
                  1.大气中氦的积累
                  关于此条,年轻地球神创论者的言论是这样:氦-4是由放射性衰变所产生并且持续增加到大气层中。与氢不同,氦不足够轻至逃脱地球的引力,所以它会因此随着时间而积累。如今大气中的氦含量,其需要的积累时间不超过20万年,因此地球是年轻的。(这个言论有可能最先是由摩门教的年轻地球论者Melvin Cook所提出,他给nature的编辑写了封信,这封信在nature官网上可以找到)


                  IP属地:马来西亚9楼2018-08-12 11:22
                  回复
                    反驳:
                    然而,这个言论的大前提就错了。实际上氦是可以逃脱的,并且其逃脱率几乎和生产率相同。为了通过此方法而获得一个年轻地球的年龄,年轻地球神创论者不得不无视掉氦逃脱的机制。比如神创论者Henry Morris说:“完全没有证据表明氦-4可以大量的逃出外逸层( Morris 1974, p. 151 )。”
                    Morris当然是错的。当无视一个与期望过程相驳的机制时,很显然是无法“发明”一个好的测量方法的。例如,研究者Banks和Holzer【1】发现实际上即使是普通的风,就可以令(2-4)*106 ions/cm2/sec的氦-4逃逸,这个量与其生产率几乎相同 (2.5 +/- 1.5) x 106 atoms/cm2/sec。对氦-3的计算也得到了相似的结果:即逃脱率几乎和生产率相同。而另一个可能的逃脱机理则为:当地磁场发生倒转,会出现磁场强度相对较弱的一个较短时期,而在此期间太阳风和上层大气之间的直接相互作用则会令氦-4出现逃离现象。Sheldon和Kern【2】估算出,在过去的350万年发生的20次地磁场倒转会保证氦的产生与丢失的平衡。


                    IP属地:马来西亚10楼2018-08-12 11:22
                    回复(2)
                      2.地球磁场的衰减
                      年轻地球论者宣称:根据测量所知,磁场的偶极随着时间略有衰减。假设如今普遍接受的、解释地球磁场存在的“地磁发电机理论”是错误的话,那造成磁场衰减的机制则应该为:最初的磁场在上帝创造万物以后其强度便开始持续减弱。而当通过一个指数拟合可推算,则即使是在8000年前也会得出一个高得离谱的磁场强度(假设其衰减的半衰期为1400年,通过130年前的推算得之),因此地球一定很年轻。此言论的主要支持者为Thomas Barnes。


                      IP属地:马来西亚11楼2018-08-12 11:25
                      回复
                        反驳:
                        在反驳前先简单说一下年轻地球神创论者炮轰的“地磁发电机理论”是什么。在物理中,地磁发电机理论提出一些天体----比如地球或其他星球是通过旋转、对流传热以及导电流体来在天文时间尺度上维持着磁场,如下图所示。


                        IP属地:马来西亚12楼2018-08-12 11:25
                        回复
                          年轻地球神创论者的这个言论有若干错误,以下列出一些主要的:
                          1.虽然如今还没有完整的地球发电机模型(因为地核一些重要的性质还未知),但是一些合理的初步结论已经得出,所以目前完全没有任何理由像神创论者那样彻底否认“地磁发电机理论”。实际上,如果能量可以施加到磁场中的话,那神创论者所做的指数拟合推算没有任何意义。
                          2.如今有大量证据表明磁场会自我倒转,这会令任何单向外推法计算总能量或总磁场强度变得毫无意义。现在一些神创论者也不得不承认这个。-- e.g., Humphreys (1988).
                          3.磁场中的很多能量在核心外部是不可见的,这就意味着神创论者的推算是基于一个这样不靠谱的前提:磁场中可观测的那部分能量变动精确代表着整个总体能量的变动。也就是说,年轻地球神创论者所说的那部分磁场衰减,显然不能代表总体磁场在衰减。因此当他们用这部分磁场衰减来推算地球磁场的强度是当然不可靠的。


                          IP属地:马来西亚13楼2018-08-12 11:26
                          回复
                            4.Barnes的推算完全无视了磁场的非偶极部分。纵使退一步讲,假如我们姑且允许无视地核内部的那部分不可见磁场,Barnes的推算也无视了可见磁场中的一部分,其推算是基于一个理论的理想状态上进行的。
                            其中第4条比其听起来更加重要。地球的磁场在测量时经常会分裂成两个组分,其中“偶极”组分可以近似的看作为一个围绕着单个磁铁、理论上完美的磁场,而剩余的“非偶极”组分却是凌乱的。另外,在世纪之交所观测到的偶极组分减少现象,如今已经被磁场中非偶极组分强度的增加几乎完全补偿。换句话说,磁场的形态已经偏离了理论上预期的理想磁场,实际上发生改变的能量要更多。因此综上,Barnes的推算并不是基于磁场能量改变的实际情况来进行的。


                            IP属地:马来西亚14楼2018-08-12 11:26
                            回复
                              3.月球上陨石尘的积累。
                              关于年轻地球,神创论者最为常见的言论之一为:测量表明,陨石尘每年涌入地球的含量为数百万吨。不过其涌入率相比于地球上的侵蚀率则微不足道(每年每英亩里被侵蚀的灰尘大概有满满一鞋盒么多)。然而,月球所接受到的陨石尘量与地球相似,并且其没有地球上这样的侵蚀过程。故综上,如果月球的年龄有几十亿年,那么其表面上的陨石尘厚度应该非常的厚(大约有上百英尺厚)。然而实际上月球表面陨石尘厚度远没有这么厚,所以月球(从而可知地球)也是年轻的。
                              比如在陨石尘涌入率上,神创论者Morris说:“Hans Pettersson对此做过最佳的测量,他得到的数据是每年会涌入1400万吨。”---Morris (1974, p. 152)


                              IP属地:马来西亚15楼2018-08-12 11:27
                              回复