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地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

一个人的正常寿命最多100多年,而人类已经在地球上繁衍了几百万年,地球诞生至今也有45亿年的历史了。钻石恒久远、一颗永流传,其实世界上并不存在永恒,最终都会淹没在时间的长河中。斗转星移,地球母亲的生命又有多长呢?

事物的寿命

说到这儿,可能有些人觉得,寿命有什么好讲的。确实,对于人一个人来说,人的寿命就是从出生到死亡所经历的这段时间。单个生命体从诞生到死亡,这一整个周期就是生物的寿命。

不管是有生命的物体还是无生命的物体,它们都是由实实在在的物质构成的,而生命体也是由非生命物质构成的。对于非生命体,显然,我们需要重新思索寿命这个概念。比如一个玻璃杯,从制造成型,再到支离破碎,这便是我们认为的一个玻璃杯的一生。对于地球而言,地球从诞生到毁灭,这便是它的一生,所经历的时间便是寿命。诞生和毁灭,其实是物质从一种存在状态转变成了另一种状态。这么看来,事物的寿命就是其在某一变化阶段所经历的时间。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

地球年龄的测定

科学界的主流观点认为,地球和太阳都起源于同一片星云。由于星云(主要由氢和氦组成)的密度分布并不平均,在万有引力的作用下,物质逐渐向密度高的地方汇聚,并开始旋转起来,为恒星的形成做准备。原恒星中心的压力和温度逐渐升高,当达到氢热核反应的临界温度(大约1500万摄氏度)以上时,核反应炉就被点燃了,一颗恒星就正式诞生了。不过,此时地球还并未成形,太阳周围还是一片混沌,大约上千万年后,地球等八大行星才正式登场。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

地球的年龄大约45亿年,那这是怎么得出来的呢?

其实,很早之前人们就相信地球存在一个起源时间,但究竟是多少,一直没有人弄得清楚。19世纪,开尔文通过热力学方式估算了地球的寿命,由于当时没有考虑到地球内部的放射性物质衰变所释放的热量,他当时估算出的地球寿命最多才4亿年。

1896年贝克勒尔发现铀矿具有放射性,此后居里夫妇又发现了放射性元素镭和钋,并对原子核的放射性现象进行了深入的研究。放射性就是一种不稳定的原子核通过放射出某种射线(阿尔法射线、贝塔射线、伽马射线等)而衰变成稳定的原子核的一种现象,原子序数(质子数)大于或等于83的元素都具有放射性。此后,科学家们又陆陆续续发现了很多放射性核素。核素就是具有一定质子数和中子数的一类原子,一种元素通常包含好几种核素,这几种核素之间互为同位素。比如氢元素就包含氕、氘、氚三种核素,它们之间质子数相同,中子数不同,即原子质量不同。统计数据表明,宇宙中存在100多种元素,大约包含2600多种核素,其中约有2300种核素都具有放射性,稳定核素只有280余种。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

上图为部分放射性核素的半衰期。

放射性的发现为人类精确测量地球的年龄奠定了基础。科学家们发现,放射性核素的半衰期很稳定,一般不会受到周围环境(比如压力或者温度等)的影响。不同放射性核素的半衰期不同,有的短至数秒,有的长达几十亿年。不同核素在宇宙中的丰度不一样,我们只需要测出岩石中放射性核素的衰变情况,通过分析样本中不同核素的相对含量,就可以估算出该岩石的形成年龄。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。虽然在地球表面已经很难找到古老的岩石,不过由于太阳系内的小行星和地球都诞生于同一片星云,我们可以测量坠落到地球表面的小行星陨石的年龄,这同样可以估算出地球的年龄。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

根据被测物的不同,需要使用不同的放射性测年方法。在考古学中,最常见的是碳14测年法,主要适用于测量距今5万年之内的有机物。在地质学中,铀铅测年法是最常用的测年方法之一,这种方法所能测量的时间范围大约在100万~45亿年之间。1956年,美国地质学家克莱尔·帕特森通过改进后的铀铅测年法(这种改进后的方法也被称之为铅铅测年法)测量了美国亚利桑那州代亚布罗峡谷陨石中铅的同位素的含量,得出地球的年龄为45.5亿年。而目前最精确的地球年龄为45.4亿年。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

地球还能存在多久?

地球是一颗行星,它已经存在了45.4亿年之久。地球还剩下多少日子呢?这得从多方面进行考虑。

人类对地球的影响很小,就算全世界的核武器爆炸,对地球母亲来说也只是挠痒痒。即使人类文明灭绝了,地球依然好好的。要想使地球毁灭,就得来一次猛烈的撞击,使地球粉身碎骨,不过目前在太阳系中并不存在这种条件,普通的小行星对地球造成不了多大的伤害。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

放在整个宇宙中来说,对地球影响最大的、最直接的就是太阳。地球受太阳引力的束缚绕着太阳转,地球上的生命沐浴着阳光。如果哪一天太阳出现了问题,地球也会受到波及。地球的命运和太阳的命运是绑定在一起的。

太阳是一颗恒星,年龄为45.7亿年,质量中等偏下,在赫罗图中位于主序星带,是一颗黄矮星。黄矮星的寿命比较长,像太阳的寿命就高达100亿年,也就是说太阳还可以燃烧50多亿年。太阳内部的氢用尽之后,将会膨胀成为一颗红巨星。红巨星的体积极其巨大,到时候地球会被太阳的热浪吞噬,地球表面的温度将高达上千摄氏度。随着一声爆炸,太阳最终将会成为一颗白矮星,在这个过程中,地球还将继续围绕这颗白矮星运转。由于新生的白矮星的质量比太阳的质量小,地球的运转轨道将会更远。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

如上图所示,当太阳变成红巨星,从地球上所看到的太阳。

上面有考虑地球所处的环境,如果忽略这些因素,将地球看作一个孤立的体系,地球还能存在多久?

其实在银河系中就存在一类不绕任何恒星运转的行星,可以将它们称之为流浪行星。这样的行星环境就可以看作一个孤立的体系。对于一个孤立体系,其内部的熵(混乱度)一直在增加,这意味着地球最终会走向死寂。即使没有太阳的影响,地球也终将走向衰老死亡,不过地球并不会自行爆炸解体。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

不管是行星还是恒星,都是由化学元素构成的。放射性元素都会发生衰变,稳定元素中不稳定的同位素也会发生衰变。而行星内部的高温除了诞生之时的余温,大部分都源于放射性元素衰变产生的热量。随着时间的推移,最终地球内部将逐渐冷却,地壳活动也会消失,一切都归于平静。如果地球不被宇宙中某些天体(比如黑洞)吞噬,那么地球还将会存在很长时间,比目前宇宙的年龄还长。在宇宙中,某些恒星的年龄就高达130亿年,它们是第1批红矮星,诞生于大爆炸之后不久。红矮星的质量比太阳小许多,银河系中75%的恒星都是红矮星,它们质量小,内部的核反应也燃烧缓慢,可以稳定的燃烧几百亿年。

地球是由化学元素(不同种类的原子)组成的,原子核由质子和中子构成。如果原子都不能稳定的存在,那么地球也就不存在了。

电子的寿命理论上是无限的。自由中子本身就不稳定,只能存在十几分钟,束缚在原子核中的中子才稳定。质子是质量最轻的重子,因此认为质子是稳定的。可在某些理论中,认为质子会发生衰变。通过日本超级神冈探测器长达十年的观测,虽然没有观察到质子衰变的明确迹象,但科学家们根据研究估计质子最低寿命下限为1.67×10^34年,这比一些理论预言的宇宙寿命还长。

由此可见,如若不被撞击或吞噬,地球的寿命将和宇宙的寿命一样长。宇宙的命运决定着地球的命运,宇宙未来怎么发展,地球就是什么结局。

地球诞生至今已有45亿年,那么地球的寿命究竟有多长?

上图为宇宙未来可能的三种命运走向。

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评论列表(1条)

  • 滴滴i
    滴滴i 2020年3月8日 19:09

    这个就要从夸父和女娲说起了

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