顾名思义,环境科学研究的是我们周围的环境(大多为自然环境)的组成部分,演化规律,以及更重要的是,人与自然的和谐相处发展。它所涵盖的知识面也是非常大,在由物理,化学,生物,地理等科目的基础上增加了经济学,法学,伦理学等方面的知识。

地球,在环境科学研究中扮演着一个不可或缺的角色,毕竟那是我们所居住,所生活的星球。而我们都知道,地球已经有了46亿年的历史。

但这一点知识(甚至可以说是常识)到底是怎么得来的?今天,就带着大家一起来探讨。

地球目前生态现状(地球已经存在了46亿年)(1)

地球(图片来自网络)

神话和宗教

自古以来,人们就尝试着推测地球,或者说他们周围存在的一切是什么时候出现或开始的。不同的文明得出了不同的答案。

盘古开天辟地的故事可谓家喻户晓:很久以前,地球只是一片混沌,而盘古就是在这片混沌中孕育而成。他劈开混沌,撑开天地,并头顶着天,脚蹬着地,越长越高,使天和地逐渐成形。最后,盘古累得倒下了,把自己奉献给天地,身体各个部位化作日月星辰,风雨雪霜,山川河流,花草树木…

至于盘古是什么时候劈开混沌的,古人的猜测是在距今三百二十六万七千年前。那时候,正值新近纪上新世(可以看合集里的地质年代的划分那一集),和科学家所发现的古人类化石露西差不多同一个时间。由此可见,盘古时期古人类已经存在了,地球存在的时间也肯定要远远长于古人的猜测。

地球目前生态现状(地球已经存在了46亿年)(2)

盘古开天辟地(图片来自网络)

西方的许多文明,宗教也在探讨地球的年龄:以色列的日历猜测地球在公元前3761年诞生,生活于公元7世纪的英国神学家比德认为地球自公元前3952年开始,罗马的天主教徒声称上帝于公元前5199年创造地球。

公元1650年,爱尔兰的一位大主教詹姆斯·乌雪记录了《圣经》里面发生的所有事件及其时长,并将其用时间顺序排列。最终,他确认了在《圣经》里,上帝是在公元前4004年10月23日创造的地球。

虽然这些猜想与推论如今均已经被推翻了,并且当时推算的地球年龄与现在所得出的46亿年相差甚远,但是它代表着人们的探索精神以及对周围环境是好奇心,并且可以从中看出科学研究手段的影子。

近代的科学探索

1862年,英国第一代开尔文男爵威廉·汤姆森(热力学之父那位)打算从另外一个角度去得知地球的年龄。他认为地球刚形成的时候是处于一个融化的状态,而地球的温度是逐渐下降到了今天的平均温度。不过,他忽略了放射性同位素衰变所放射的热能,这一疏忽也导致他算出的结果——约4000万年——依旧小于现在的研究结果。

1899年,爱尔兰的一位物理学家约翰·乔利选择从海洋入手。他的假设是海洋在地球诞生之初没有任何盐分溶解其中,海洋的体积不变,每年进入海洋的盐分数量恒定不变。已知海洋现在的浓度,搞清楚这个每年进入海洋的盐分数量的话,就可以得知地球的年龄(确切来说是海洋存在的时间)。

乔利的研究漏掉了那些可以把盐分从海洋里取出来的过程(例如盐分与其他物质化和沉淀),得出的一亿年这一结果也是太短了。

地球目前生态现状(地球已经存在了46亿年)(3)

世界上最咸的海——红海(图片来自网络)

放射性与岩石

1896年,法国物理学家贝克勒尔发现了天然放射现象。七年后,乔利(前面试图通过海水盐度来计算地球年龄的那位)提出了利用放射性元素来测地球年龄。

1913年,乔利与英国原子物理学家欧内斯特·卢瑟福通过测量其放射衰变计算了爱尔兰伦斯特省的一块花岗岩。这次,他们算出该石头拥有4亿年历史,与现代科学家算的4.04亿年已经是大同小异。

在乔利与卢瑟福之后,另一位科学家亚瑟·霍尔姆斯采用铀-铅法给一些太古代的岩石定年,并确定地球至少拥有16亿年的历史。这一数值,也随着存在时间更久的岩石的发现而经历了多次修改。

论目前能找到的最老的岩石,可以追溯至41-42亿年前;论矿物,可以追溯至44亿年前。这些岩石和矿物的形成,又是一段时间。为了能找到更接近地球刚诞生那段时期的岩石,科学家们将目光转移到了太空。通过对陨石的定年,地球的年龄被确认到了我们今天所认同的46亿年。

地球目前生态现状(地球已经存在了46亿年)(4)

天外来客——陨石(图片来自网络)

通过研究陨石放射性元素衰变程度来计算地球的年龄固然比是目前人类最先进的方法,理论来说也是没有什么问题,但是这很有可能不是人类的最终答案,毕竟还有陨石出现的时间比地球早或者比地球晚的可能性。

科学始终在发展。也许,以人类的现有科技无法得到真正的答案;不过,无论走多少弯路,碰多少次壁,人类也不会在寻求真理的道路上退缩。至于人类会采用那种研究方法,找地核内部的物质还是研究时光机回到46亿年前一探究竟,我们不得而知,但是我坚信,总有一天,我们会得知地球的真实年龄,我也盼望着这一天能够早点到来。

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