河南自然博物馆内展览的地球上古老岩石样本
万渝生老师跟孩子们互动
【资料图】
□大河报·豫视频记者 黄婷 刘瑞朝 文图
2023年4月22日是第54个世界地球日。拥有45.67亿年历史的地球，其童年是什么样的？地球在童年“玩过”的石头，目前还能找到吗？全球最古老的石头有多少年历史？怎样给地球测年龄？
在河南自然博物馆4D影院内，中国地质科学院地质研究所万渝生研究员为120名中小学生和家长们上了一堂科普课。
【年龄】地球有45.67亿年历史
地球的年龄有多大？万渝生说，目前所知地球的年龄为45.67亿年。如果把地球的年龄压缩到一天24小时，那么人类的文明是在最后一秒才产生的。准确来说，是最后十分之一秒才产生的。
早期太阳系星云形成为地球的形成提供了先决条件，到了距今约45.67亿年前，地球形成。随后不久发生了大撞击事件，形成月球。后来地球冷凝，海洋出现，最古老的陆壳形成。陆壳之后不断增大，地球遭受最晚期强烈陨石撞击。“地球形成时候，是一个大火球，表面被巨大的岩浆海所覆盖，没有岩石形成。”万渝生说。要想了解地球童年的历史，最重要的是找到那时的物质记录，但这非常困难。
首先是最古老的物质记录本来形成的就少。即便保留起来，一则很难寻找，二则即便找到了，也很难鉴别，需要通过同位素年代学来定年。
大约在45亿年前的时候，一颗与火星大小相近的天体（科学家们称其为忒伊亚）与原始地球发生了剧烈的碰撞，碰撞所产生的大量碎片绕着地球再继续碰撞，不久后这些碎片形成了一个新的天体，也就是月球。
在这之后的漫长40多亿年中，地球的演化显示出阶段性和多样性。到了距今大约37亿年前，叠层石形成，这也是生命出现的标志。之后，壳源花岗岩形成。随着伸展构造环境的出现，A型花岗岩形成。陆壳逐渐具有足够规模和刚性，出现大型基性岩墙侵入的现象。地球的漫长演化历史中经历了强烈改造，包括但不限于陨石撞击、风化剥蚀、融熔改造等，最古老的物质很难保存下来。
【方法】地球测年经历从神学到科学的过程
众所周知，在文物考古过程中，测定文物年龄，运用最多的是碳十四测年法。那么，地球的年龄，又是怎么测出来的？给地球测年都用了哪些方法？
万渝生说，对地球年龄的测定也经历了神学到科学的一个过程。爱尔兰的詹姆斯·乌瑟在他的《旧约·圣经年表》提出，地球是上帝在公元前4004年创造出来的，由此算出地球存在的历史只有6000多年。
地层学之父威廉·史密斯1816年提出的化石层序律，也就是说不同时代的地层所含化石不同，含有相同化石的地层应属同一时代。
他的学生约翰·菲利普斯，利用地层形成所需时间等于地层总厚度除以地层形成速率的算式，得出英国的地层形成所需时间为9600万年。同时期有人计算出欧洲大陆地层形成所需时间有几亿年。
后来，利用放射性元素核衰变规律测定地质体年龄的同位素测年法逐渐成熟。地质学家开始在全世界寻找最古老的岩石，通过测定岩石的年龄，推断地球的年龄。
1954年，霍姆斯在非洲的津巴布韦古老地盾中挑选出的独居石U-Pb年龄经测定后为约26.4亿年，这是那时获得的最古老矿物和岩石年龄。
另一方面，有科学家认为陨石和地球都是太阳系形成的产物，其形成时代相同或十分相近。1956年，美国的克莱尔·帕特森，测出美国亚利桑那州迪亚布洛峡谷铁陨石的年龄为45.5亿年，这与地球真实的年龄十分接近。
陨石还可分为球粒陨石和非球粒陨石，球粒陨石还可进一步划分。其中有一种叫做CV球粒陨石，它含有较多白色的难熔硅酸盐矿物包体。2002年，加拿大地球化学家尤里·阿梅林和其他人对该包体进行了精确定年，获得年龄为45.67亿年。这是至今获得的包括地球在内太阳系形成的最精确年龄。
从圣经的公元前4004年到精确的45.67亿年，人类探索地球年龄经历了复杂曲折过程。
【发现】信阳发现38亿年岩石
万渝年说，现阶段开展同位素定年工作的主要对象是锆石。锆石是地球上最古老的矿物之一，化学性质非常稳定。
1980年，澳大利亚科学家康普斯顿和克勒门特研制出了高灵敏高分辨率离子探针（SHRIMP）仪器，用于解决锆石、独居石等矿物的微区原位定年。微区原位定年不需对矿物标本进行化学处理，可对一个矿物的不同部位直接定年。这种方法常用来测定形成时间小于200万年的锆石年龄。1983年，仪器测出了41亿年锆石年龄。
“有了这个仪器之后，就可以对锆石不同的部位进行定年。”万渝生说。目前几乎所有最古老的岩石和锆石，都是通过该仪器测定出来的。
截至目前，全球范围内至少有18个地方发现了冥古宙的锆石，也就是大于40亿年历史锆石。全世界最古老的锆石，存在于澳大利亚西部的杰克山，年龄达到了44亿年。中国大陆上也发现了冥古宙锆石，年龄在40亿～41亿年。
万渝生说，相较于找到古老的锆石，其实发现古老的岩石会更加困难。全球有9个地方发现了年龄大于38亿年的岩石，分布于北美、格陵兰、南极、中国大陆等地。其中，中国大陆有四个地方发现了38亿年的岩石，这几乎占到了最古老岩石发现地的一半。
目前最老的岩石，是阿卡什塔片麻岩，年龄有40亿年。万渝生说，中国大陆有4个地方发现了38亿年岩石，分别是鞍山、冀东、河南信阳，还有北大别。
【寄托】唤起孩子们对地质学的兴趣
大河报·豫视频科创河南记者了解到，万渝生老师是中国地质科学院地质研究所北京离子探针中心研究员、中国地质学会会士，中国月球样品委员会委员。
在接受科创河南记者采访时，万渝生坦言，他一直都在研究最古老的石头。最近在做鞍山、冀东等地古老岩石的研究，前不久刚发现了冀东38亿年的古老岩石。
“我的研究内容和方向与社会生活没有直接关系，这也是我要做科普的原因之一。”万渝生说。他也在探索，怎样将高深的理论和发现转变成小朋友喜欢听的语言。做科普，既要有专业的知识，也需要他讲好故事。
他认为，做好地球科学的普及，能够唤起一些孩子对地质学的兴趣。对科学保持兴趣非常重要，虽然科学的发现带有很大偶然性，但这些发现都是给那些有准备的人的。
万渝生在寄言中说，希望以后有孩子加入地质行业，来破解更多的未解之谜。
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