同學們家長們大家好，這裡是王木頭講科學的《萬物簡史》系列，也是第43次內容的1.2更新版。
上一次我們搞明白了一個很多大人都沒有搞明白的事情，就是考古發現中經常會說的C14斷定年代的方法。
C14好是好，通過它可以知道古代的時間，而且還會很準確。可是啊，它就是有一個缺點，那就是能測到的時間有點短。C14減少一半的時間，也就是它的半衰期，只有5千多年，測量測量人類歷史還可以，用來測量恐龍化石的話不夠用嘛。
我們的目標可是要搞明白化石和地球年齡的，5000年太少了。有一個非常形象的比喻來形容這種情況。地球的壽命是我們伸展手臂後，從左手指尖到右手指尖的距離，那麼寒武紀生命第一次繁榮到現在，只佔一隻手的長度。而5000年是多少呢？就是用指甲刀在指尖磨一下，磨下來的指甲屑就差不多是5000年的歷史。
為了解決這個問題，科學家們只能把目光放在其他原子上。於是就發現了鈾原子。鈾原子幾乎是自然界中最複雜的原子了，排第92號。甚至在很長一段時間，科學家們以為這已經是最複雜的原子了，沒想到後來還在自然界中發現了93號原子鎿以及最複雜的94號原子鈈。
鈾有兩種比較有名的原子，一種是鈾235，另一種是鈾238。我們都知道這裡的235和238是它們質子數和中子數一共的數量。如果減去92個質子的話，就分別還有143箇中子和146箇中子。
這兩種鈾原子對於我們知道地球和化石的年齡都非常重要，因為它們衰變減少一半的時間，也就是它們的半衰期是非常的長的。鈾235的半衰期是7億多年，鈾238呢那就更誇張了，它的半衰期可以達到驚人的44.7億年。
有了鈾原子接下來的問題是不是就很簡單了呢？鈾在很多岩石裡面都有，只要我們把它們找出來，然後看看它們減少了多少，和碳14一樣就可以知道這個岩石經過了多久了。你真的是這麼想嗎？真的會這麼簡單嗎？
不如我們一起在腦袋裡面想想看吧。
假如我們已經是非常有名的科學家了，在我們的手邊分別有兩個恐龍蛋化石，我們需要知道它們的年齡。在上面已經知道了測量它的方法，就是用鈾原子。所以我需要從化石所的岩石中拿出一塊來，然後把其中的鈾原子找出來。
最後我們發現這兩個化石裡面有的鈾原子數量不一樣。第一個裡面有5000個鈾原子，第二個裡面有1000個鈾原子。現在我們一看，第二個鈾原子數量這麼少，那麼馬上就斷定為第二個的化石年齡更大一 些。因為它的鈾原子數量減少的更多，說明它經歷的時間更長。
你是不是也是這麼想的呢？可是這麼想並不正確。這樣來說吧，其實鈾原子測定年齡的原理呢就和沙漏很像。沙漏不知道小朋友見過沒有，就是下面圖上的這個樣子。當沙子從一邊全部流到另一邊我們就知道經歷了多久。這個時間是固定的，這有點像原子衰變的半衰期，它們都是穩定的時間。
鈾原子衰變和沙漏很像，一開始的鈾原子，就相當於沙子全部都在沙漏的上面，每次有一些原子衰變變成其他原子的時候，就相當於是沙子從沙漏上面流到了下面。沙漏上面的沙子越少，那麼就說明經過的時間就越長，換成鈾原子的話就是它們的數量越少，那麼就相當於是經過的時間越久。
或許想到這裡你會疑惑了，這麼聽來沒錯啊。兩個化石一個是剩下5000個鈾原子，另一個是剩下1000個鈾原子，第二個剩的少，所以它花的時間多，這沒有問題啊。為什麼說錯了呢？
我們可以舉個例子來看看。這裡兩個沙漏，一個巨大無比裡面裝了1萬顆沙粒，還有一個只裝了1001顆沙粒，最後那個巨大無比的沙漏經歷了很久只剩下了5000顆沙粒。而那個小沙漏卻剛開始，剛流下去1顆，還剩著1000顆沙粒。這時候你再看是沙粒少就一定經歷的時間長嗎？前提是不是要兩個沙漏一樣大才可以。
對岩石的測定也是一樣的。要知道它們經歷的多久，就要知道它們最開始有多少鈾原子，只有這樣才可以確定到底哪個年齡更大一些。
於是這個難題就擺在了科學家們的眼前。這時候再想想看C14是不是就非常難得，不論什麼時候只要是生物還活著，它身體裡面C14都是一樣的。只有它們死掉的時候C14的數量才會慢慢變少。也就是說，它們的那個沙漏大小都是相等的。
那，這個問題該怎麼解決呢？怎麼能確定它們一開始有多少鈾原子呢？
科學家們很聰明地找到了方法，因為他們發現了有趣的事情。鈾原子會慢慢衰變變成其他的原子，這個其他的原子就是鉛原子。鉛原子是第82號原子，就是下面圖上的樣子。
鉛原子呢也有很多種，其中有鉛204、鉛206和鉛207，這三種比較常見的。三種裡面的鉛204是非常特別的，全部的鉛204都是在超新星爆炸的時候產生的，也就是說自然界中的鉛204從超新星爆炸以來不會增加。而鈾衰變雖然可以變成鉛原子，但是隻能變成鉛206和鉛207，而且還很有規律。鈾235每7億年會減少一半，減少的這一半就全部變成了鉛207；同樣的鈾238每44.7億年減少一半，減少的這一半全部變成了鉛206。
知道了這個事情後，科學家們可是大喜啊。這就相當於我們可以知道一開始的那個沙漏裡面有多少沙子了。我們都知道，沙漏裡面有多少沙子，只要把沙漏上面的數量和下面的加起來就可以知道了。同樣，我們把還沒有衰變的鈾原子和已經衰變成鉛的原子加起來，就知道了一開始有多少鈾原子了。
最重要的問題解決了，接下來就是要解決一些細節問題了。比如，雖然鈾原子衰變不會產生鉛204，但是超新星爆炸同時也會產生鉛206和鉛207。如果沒有辦法排除這些干擾的話，還是沒有辦法知道一開始的鈾原子的數量。
還好有一種礦物質叫做鋯石，它有一個很特別的特點，就是它形成的時候在它的裡面只能混進去鈾原子，鉛原子混不進去。凡是鋯石裡面有鉛原子的肯定都是因為鈾原子衰變產生的。所以如果能在岩石或是化石周圍發現了有鋯石的存在，那就會方便很多，只要看看有多少鉛原子就能馬上知道有多少鈾原子衰變了。
不過，人類第一精確測量出地球年齡並不是用了這個方法，而是利用了隕石。隕石是來自外太空的東西，它們本來是小行星，飛在距離太陽很遠的地方。這種隕石還是一種特別的隕石，產生在太陽系誕生之初。當它們形成隕石的時候，經常是同種元素抱團在一起。所以就有一種小行星，上面只有鉛，沒有鈾。於是這些小行星上還保留著最初的鉛原子的比例。
最後，當這些小行星變成隕石撞到地球后，我們就可以分析知道最開始的鉛206和鉛207分別都有多少。這樣就能排除超新星爆炸時產生的那些鉛原子的干擾，算出地球真實的年齡。
今天我們的內容就到這裡了。地球和化石年齡之謎終於解開了。最終是通過鈾原子來解決的。用碳14測定年代和鈾原子測定年代有什麼不同呢？把你知道的知識講給身邊的朋友們吧，讓他們可以和你一起享受獲得知識的快樂。