同学们家长们大家好，这里是王木头讲科学的《万物简史》系列，也是第43次内容的1.2更新版。
上一次我们搞明白了一个很多大人都没有搞明白的事情，就是考古发现中经常会说的C14断定年代的方法。
C14好是好，通过它可以知道古代的时间，而且还会很准确。可是啊，它就是有一个缺点，那就是能测到的时间有点短。C14减少一半的时间，也就是它的半衰期，只有5千多年，测量测量人类历史还可以，用来测量恐龙化石的话不够用嘛。
我们的目标可是要搞明白化石和地球年龄的，5000年太少了。有一个非常形象的比喻来形容这种情况。地球的寿命是我们伸展手臂后，从左手指尖到右手指尖的距离，那么寒武纪生命第一次繁荣到现在，只占一只手的长度。而5000年是多少呢？就是用指甲刀在指尖磨一下，磨下来的指甲屑就差不多是5000年的历史。
为了解决这个问题，科学家们只能把目光放在其他原子上。于是就发现了铀原子。铀原子几乎是自然界中最复杂的原子了，排第92号。甚至在很长一段时间，科学家们以为这已经是最复杂的原子了，没想到后来还在自然界中发现了93号原子镎以及最复杂的94号原子钚。
铀有两种比较有名的原子，一种是铀235，另一种是铀238。我们都知道这里的235和238是它们质子数和中子数一共的数量。如果减去92个质子的话，就分别还有143个中子和146个中子。
这两种铀原子对于我们知道地球和化石的年龄都非常重要，因为它们衰变减少一半的时间，也就是它们的半衰期是非常的长的。铀235的半衰期是7亿多年，铀238呢那就更夸张了，它的半衰期可以达到惊人的44.7亿年。
有了铀原子接下来的问题是不是就很简单了呢？铀在很多岩石里面都有，只要我们把它们找出来，然后看看它们减少了多少，和碳14一样就可以知道这个岩石经过了多久了。你真的是这么想吗？真的会这么简单吗？
不如我们一起在脑袋里面想想看吧。
假如我们已经是非常有名的科学家了，在我们的手边分别有两个恐龙蛋化石，我们需要知道它们的年龄。在上面已经知道了测量它的方法，就是用铀原子。所以我需要从化石所的岩石中拿出一块来，然后把其中的铀原子找出来。
最后我们发现这两个化石里面有的铀原子数量不一样。第一个里面有5000个铀原子，第二个里面有1000个铀原子。现在我们一看，第二个铀原子数量这么少，那么马上就断定为第二个的化石年龄更大一 些。因为它的铀原子数量减少的更多，说明它经历的时间更长。
你是不是也是这么想的呢？可是这么想并不正确。这样来说吧，其实铀原子测定年龄的原理呢就和沙漏很像。沙漏不知道小朋友见过没有，就是下面图上的这个样子。当沙子从一边全部流到另一边我们就知道经历了多久。这个时间是固定的，这有点像原子衰变的半衰期，它们都是稳定的时间。
铀原子衰变和沙漏很像，一开始的铀原子，就相当于沙子全部都在沙漏的上面，每次有一些原子衰变变成其他原子的时候，就相当于是沙子从沙漏上面流到了下面。沙漏上面的沙子越少，那么就说明经过的时间就越长，换成铀原子的话就是它们的数量越少，那么就相当于是经过的时间越久。
或许想到这里你会疑惑了，这么听来没错啊。两个化石一个是剩下5000个铀原子，另一个是剩下1000个铀原子，第二个剩的少，所以它花的时间多，这没有问题啊。为什么说错了呢？
我们可以举个例子来看看。这里两个沙漏，一个巨大无比里面装了1万颗沙粒，还有一个只装了1001颗沙粒，最后那个巨大无比的沙漏经历了很久只剩下了5000颗沙粒。而那个小沙漏却刚开始，刚流下去1颗，还剩着1000颗沙粒。这时候你再看是沙粒少就一定经历的时间长吗？前提是不是要两个沙漏一样大才可以。
对岩石的测定也是一样的。要知道它们经历的多久，就要知道它们最开始有多少铀原子，只有这样才可以确定到底哪个年龄更大一些。
于是这个难题就摆在了科学家们的眼前。这时候再想想看C14是不是就非常难得，不论什么时候只要是生物还活着，它身体里面C14都是一样的。只有它们死掉的时候C14的数量才会慢慢变少。也就是说，它们的那个沙漏大小都是相等的。
那，这个问题该怎么解决呢？怎么能确定它们一开始有多少铀原子呢？
科学家们很聪明地找到了方法，因为他们发现了有趣的事情。铀原子会慢慢衰变变成其他的原子，这个其他的原子就是铅原子。铅原子是第82号原子，就是下面图上的样子。
铅原子呢也有很多种，其中有铅204、铅206和铅207，这三种比较常见的。三种里面的铅204是非常特别的，全部的铅204都是在超新星爆炸的时候产生的，也就是说自然界中的铅204从超新星爆炸以来不会增加。而铀衰变虽然可以变成铅原子，但是只能变成铅206和铅207，而且还很有规律。铀235每7亿年会减少一半，减少的这一半就全部变成了铅207；同样的铀238每44.7亿年减少一半，减少的这一半全部变成了铅206。
知道了这个事情后，科学家们可是大喜啊。这就相当于我们可以知道一开始的那个沙漏里面有多少沙子了。我们都知道，沙漏里面有多少沙子，只要把沙漏上面的数量和下面的加起来就可以知道了。同样，我们把还没有衰变的铀原子和已经衰变成铅的原子加起来，就知道了一开始有多少铀原子了。
最重要的问题解决了，接下来就是要解决一些细节问题了。比如，虽然铀原子衰变不会产生铅204，但是超新星爆炸同时也会产生铅206和铅207。如果没有办法排除这些干扰的话，还是没有办法知道一开始的铀原子的数量。
还好有一种矿物质叫做锆石，它有一个很特别的特点，就是它形成的时候在它的里面只能混进去铀原子，铅原子混不进去。凡是锆石里面有铅原子的肯定都是因为铀原子衰变产生的。所以如果能在岩石或是化石周围发现了有锆石的存在，那就会方便很多，只要看看有多少铅原子就能马上知道有多少铀原子衰变了。
不过，人类第一精确测量出地球年龄并不是用了这个方法，而是利用了陨石。陨石是来自外太空的东西，它们本来是小行星，飞在距离太阳很远的地方。这种陨石还是一种特别的陨石，产生在太阳系诞生之初。当它们形成陨石的时候，经常是同种元素抱团在一起。所以就有一种小行星，上面只有铅，没有铀。于是这些小行星上还保留着最初的铅原子的比例。
最后，当这些小行星变成陨石撞到地球后，我们就可以分析知道最开始的铅206和铅207分别都有多少。这样就能排除超新星爆炸时产生的那些铅原子的干扰，算出地球真实的年龄。
今天我们的内容就到这里了。地球和化石年龄之谜终于解开了。最终是通过铀原子来解决的。用碳14测定年代和铀原子测定年代有什么不同呢？把你知道的知识讲给身边的朋友们吧，让他们可以和你一起享受获得知识的快乐。
