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地球存在多少亿年了,那么地球的寿命究竟有多长?

提问时间:2022-08-20 04:32:44来源:小樱知识网


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  • 事物的生命
  • 地球年龄的测定
  • 地球能存在多久?

人的正常寿命最多100多岁,而人类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。钻石会永恒,但世界上没有永恒,它们终将淹没在时间的长河中。地球母亲的寿命有多长?

事物的生命

说到这里,可能有人会觉得寿命没什么好谈的。的确,对于一个人来说,寿命就是从出生到死亡的这段时间。单个生物体从出生到死亡的整个生命周期就是生物体的寿命。

无论是生命体还是无生命体,都是由真实的物质构成的,生命体也是由无生命体构成的。对于无生命的物体,显然,我们需要重新思考长寿的概念。比如一个玻璃,从制造到打碎,就是我们所认为的玻璃的一生。对于地球来说,这是它从诞生到毁灭的一生,所用的时间就是它的寿命。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。这样,一个事物的寿命就是它在变化的某一阶段所需要的时间。

地球年龄的测定

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升高。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。然而此时地球尚未成形,太阳还处于混沌之中。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,人们长期以来一直认为地球存在起源时间,但没有人清楚它有多长。19世纪,开尔文用热力学方法估算了地球的寿命。由于当时没有考虑到地球中放射性物质衰变释放的热量,他估计当时地球的寿命最多只有4亿年。

1896年,在贝克雷尔发现铀矿具有放射性。此后,居里夫妇发现了放射性元素镭和钋,并对原子核的放射性进行了深入研究。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,它们互为同位素。例如,氢含有三种核素:氘、氘和氚。它们的质子数相同,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,一般不受周围环境(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不同,我们只需要测量岩石中放射性核素的衰变。通过分析样品中不同核素的相对含量,我们可以估计岩石的形成年龄。如果我们能找到地球诞生时形成的岩石,那么我们就能测出地球的年龄。虽然在地球表面很难找到古老的岩石,但由于太阳系的小行星和地球诞生在同一个星云,我们可以测量落到地球表面的小行星陨石的年龄,也可以估算出地球的年龄。

根据测量对象的不同,需要采用不同的放射性测年方法。在考古学中,最常用的方法是碳14年代测定法,主要适用于测定5万年前以内的有机物。铀铅测年是地质学中最常用的测年方法之一。这种方法的时间范围大约是100万年到45亿年。1956年,美国地质学家克莱尔·帕特森(Claire Patterson)用改进的铀铅测年法(这种改进的方法也叫铅铅测年法)测量了美国亚利桑那州戴亚布罗峡谷陨石中铅的同位素含量,得到地球年龄为45.5亿年。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。即使人类文明灭绝了,地球还是好好的。如果你想毁灭地球,你必须有一个暴力的冲击,把它打得粉碎。但是这个条件目前在太阳系是不存在的,普通的小行星对地球伤害不大。

在整个宇宙中,太阳对地球的影响最大,最直接。受太阳引力的束缚,地球绕着太阳转,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。

太阳是一颗恒星,年龄为45.7亿年,质量低于平均水平。它位于希罗多德图中的主序星带,是一颗黄矮星。黄矮星寿命很长,像太阳一样高达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。红巨星的体积极其巨大,那么地球将被太阳的热浪吞噬,地球表面的温度将高达数千摄氏度。随着一次爆炸,太阳最终会变成白矮星,在这个过程中,地球会继续围绕白矮星旋转。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,当太阳变成红巨星时,从地球上看到的太阳。

以上考虑了地球的环境。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?

其实银河系中有一种行星不围绕任何恒星运行,可以称之为流氓行星。这样,行星环境可以被视为一个孤立的系统。对于一个孤立的系统,它的内部熵(混沌)一直在增加,这意味着地球最终会走向灭亡。即使没有太阳的影响,地球最终也会衰老死亡,但地球不会自己爆炸解体。

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。星球内部的高温,除了诞生时的余热,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冷却,地壳活动会消失,一切都会归于平静。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。它们的质量很小,内部的核反应很慢,可以稳定燃烧几百亿年。

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,那么地球就不会存在。

电子的寿命理论上是无限的。自由中子本身是不稳定的,它只能存在十分钟,束缚在原子核内的中子是稳定的。质子是质量最轻的重子,所以被认为是稳定的。但在一些理论中,人们认为质子会衰变。通过在日本超级神冈的十年观测,虽然没有明确的质子衰变迹象,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要长。

因此,如果不被击中或吞噬,地球的寿命将与宇宙的寿命一样长。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。

上图展示了宇宙未来三种可能的命运。

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