地球年龄大约是多少年(地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?)
2023-11-22 本站作者 【 字体:大 中 小 】
人的正常寿命最多100多岁,但人类已经在地球上繁衍了几百万年,地球从诞生到现在已经有45亿年的历史了。钻石恒久远,但世上没有永恒,终究会淹没在时间的长河中。地球母亲的寿命有多长?
说到事物的寿命,可能有人会觉得寿命没什么好谈的。的确,对于一个人来说,人的寿命就是从出生到死亡的时间。单个生命体从出生到死亡的整个周期,就是一个生命体的寿命。
生物和非生物都是由真实物质构成的,生物也是由非生物构成的。对于无生命的物体,显然,我们需要重新思考生命的概念。比如一个玻璃,从制造到成型,再到破碎,就是我们所认为的玻璃的一生。对于地球来说,从诞生到毁灭,这就是它的生命,它所耗费的时间就是它的生命。诞生和毁灭,其实就是物质从一种存在状态到另一种存在状态的转化。从这个角度来说,一个事物的寿命就是它在变化的某个阶段所经历的时间。
地球年龄的确定科学界的主流观点是,地球和太阳都起源于同一个星云。由于星云(主要由氢和氦组成)的密度分布不均匀,在万有引力的作用下,物质逐渐向密度高的地方汇聚,并开始旋转,为恒星的形成做准备。原恒星中心的压力和温度逐渐增加。当达到氢热核反应的临界温度(约1500万摄氏度)时,核反应堆被点燃,一颗恒星正式诞生。然而,此时地球尚未形成,太阳周围仍是一片混沌。大约几千万年后,地球等八大行星正式出现。
地球的年龄大约是45亿年,那么这是怎么来的呢?
事实上,人们相信很久以前地球上就有起源时间,但没有人清楚到底有多长。19世纪,开尔文通过热力学估算了地球的寿命。因为他没有考虑当时地球内部放射性物质衰变释放的热量,所以他估计地球的寿命最多4亿年。
1896年,贝克雷尔发现铀矿石具有放射性。后来,居里夫妇发现了放射性元素镭和钋,并对核的放射性现象进行了深入研究。放射性是一种不稳定的原子核通过发射某种射线(α射线、β射线、γ射线等)衰变为稳定原子核的现象。).所有原子序数(质子数)大于等于83的元素都是放射性的。此后,科学家们陆续发现了许多放射性核素。核素是一种具有一定数量质子和中子的原子。一种元素通常包含几种核素,它们彼此是同位素。例如,氢含有三种核素:氘、氚,它们的质子数相同,但中子数不同,即原子质量不同。统计表明,宇宙中有100多种元素,包括约2600种核素,其中约2300种核素具有放射性,稳定核素只有280种。
上图是一些放射性核素的半衰期。
放射性的发现为人类精确测量地球年龄奠定了基础。科学家发现,放射性核素的半衰期非常稳定,一般不会受到周围环境(如压力或温度)的影响。不同的放射性核素有不同的半衰期,有的短至几秒钟,有的长达几十亿年。宇宙中不同核素的丰度是不同的。我们只需要测量岩石中放射性核素的衰变,就可以通过分析样品中不同核素的相对含量来估算岩石的形成年代。如果我们能找到地球诞生之初形成的岩石,那么我们就能测出地球的年龄。虽然很难在地球表面找到古老的岩石,因为太阳系的小行星和地球诞生于同一个星云,但我们可以测量落到地球表面的小行星和陨石的年龄,也可以估算出地球的年龄。
根据测量对象的不同,需要不同的放射性测年方法。在考古中,最常用的方法是碳14测年,主要适用于测量5万年前的有机物。在地质学中,铀铅测年是最常用的测年方法之一,这种方法能测得的时间范围约为100万年至45亿年。1956年,美国地质学家克莱尔·帕特森(Claire Patterson)通过改进的铀铅测年法(这种改进的方法也被称为铅铅测年法)测量了美国亚利桑那州迪亚波罗峡谷陨石中铅的同位素含量,得出地球年龄为45.5亿年的结论。目前地球最精确的年龄是45.4亿年。
地球能存在多久?地球是一颗行星,已经存在了45.4亿年。地球上还剩下多少天?这还得从多方面考虑。
人类对地球的影响很小。就算核武器在全世界爆炸,也只会逗逗地球母亲。就算人类文明灭绝了,地球还是好的。如果你想毁灭地球,你必须有一次猛烈的撞击,那会把地球撞得粉碎。但目前太阳系并不存在这种条件,普通小行星不会对地球造成太大伤害。
在整个宇宙中,太阳对地球的影响最大,最直接。地球受到太阳引力的束缚,地球上的生命沐浴在阳光中。如果有一天太阳出了问题,地球也会受到影响。地球的命运和太阳的命运是联系在一起的。
太阳是一颗年龄为45.7亿年的恒星,质量中等偏下。它位于赫罗托图中的主序星带,是一颗黄色矮星。黄矮星的寿命很长,比如太阳的寿命高达100亿年,也就是说太阳可以燃烧50亿年以上。当太阳中的氢耗尽时,它会膨胀成一颗红巨星。红巨星极其巨大。届时,地球将被太阳的热浪吞噬,地球表面的温度将达到数千摄氏度。随着一次爆炸,太阳最终会变成一颗白矮星,在这个过程中,地球会继续围绕这颗白矮星旋转。因为新生白矮星的质量比太阳小,所以地球的轨道会更远。
如上图所示,当太阳变成红巨星时,从地球上看到的太阳。
上面考虑了地球的环境。如果忽略这些因素,把地球看成一个孤立的系统,地球还能存在多久?
其实银河系中有一类行星是不围绕任何恒星运行的,可以称之为流氓行星。这样的行星环境可以看作是一个孤立的系统。对于一个孤立的系统,它的内部熵(混沌程度)一直在增加,这意味着地球终将灭亡。即使没有太阳的影响,地球最终也会衰老而死,但不会自行爆炸解体。
行星和恒星都由化学元素构成。放射性元素会衰变,稳定元素中的不稳定同位素也会衰变。行星内部的高温除了出生时的余温外,大部分来自放射性元素衰变产生的热量。随着时间的推移,最终地球内部会逐渐降温,地壳活动消失,一切归于平静。如果地球没有被宇宙中的某些天体(比如黑洞)吞噬,那么地球还会存在很长一段时间,比现在宇宙的年龄还要长。在宇宙中,一些恒星已经有130亿年的历史了。它们是第一批红矮星,诞生于宇宙大爆炸后不久。红矮星的质量比太阳小得多。银河系中75%的恒星是红矮星。它们质量小,内部核反应慢,可以稳定燃烧数百亿年。
地球由化学元素(不同种类的原子)组成,原子核由质子和中子组成。如果原子不能稳定存在,那么地球就不存在。
电子的寿命理论上是无限的。自由中子本身是不稳定的,只能存在十几分钟,束缚在原子核内的中子是稳定的。质子是最轻的重子,所以被认为是稳定的。但是在一些理论中,认为质子会衰变。通过在超级神冈的十年观测,虽然没有观测到明显的质子衰变迹象,但科学家估计质子的最小寿命为1.67×10 ^ 34年,比一些理论预测的宇宙寿命还要长。
由此可见,如果不被击中或吞噬,地球的寿命将和宇宙的寿命一样长。宇宙的命运决定了地球的命运。未来宇宙如何发展,地球将是终结。
上图是未来宇宙三种可能的命运走向。
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