也許我們以前對地球歷史的認識出錯了

伯格.拉斯姆森

1902年，盧瑟福和索迪兩位物理科學家成功地發現了放射性元素的原子核數目隨著時間的增加而減少的公式。也許他們沒有想到，他們發現的這一公式——著名的衰變定律，為地質年代學的繁榮奠定了堅實的基礎。

眾所周知，大多數放射性核素在自然條件下都存在于巖石之中，而具體的巖石生成，又往往跟歷史上或大或小的地質事件分不開。那么，如果我們現在能夠測算出該巖石經歷了漫長的歲月后，其放射性核素在今日還剩下多少，并帶入衰變定律的公式，便可以確切地知道發生地質事件的時間了。

進行這種測驗最好的對象便是鋯石。鋯石化學性質穩定，具有相當強的耐化學風化的能力，即使在高溫高壓的惡劣環境下，它也很難與其他物質發生化學反應，保證了自己晶格結構的完整。除了超高的“化學防御力”外，鋯石還具有強大的“物理防御力”：它高達7.5～8.0的摩氏硬度，基本完勝所有常見礦物，因此完整地廣泛分布于地殼各處巖石。再加上鋯石是如此古老，其歷史可以一直上溯到44.5億年前。因此，鋯石成為了地質年代學科學家眼中最理想的“時間膠囊”。

但是最新的研究指出，這些公認的“時間膠囊”并不像科學家們過去認為的那樣古老和原封不動。因此，科學家們此前從基于鋯石的研究中得出結論——例如早期海洋的形成或遠古大陸的運動——被劃上了問號。

在這項新的研究中，研究小組分析了7000多塊采自澳大利亞西部杰克山某處的巖石樣本。根據以前的測量，那里的巖石年齡在26.5億～30.5億年之間。研究人員費了很大力氣才把這些鋯石晶體從其他礦物碎片中揀選出來。在那片富含鋯石的礫巖中，許多厘米見方的石塊已經嚴重變形——有些被拉長了、有些被壓扁了、還有一些在地殼構造運動期間被埋入了地殼深處，在那里劇烈的高溫高壓的作用下化學成分發生了改變。

小組選擇了10多塊含有微量放射性元素鋯石的巖石，對它們用傳統的方法測定了巖石的年代，測定的結果令人大吃一驚：一些石塊的年齡約為26.8億年，另一些約為8億年。經過多次檢驗，研究人員發現，這些巖石的年代與鋯石樣本本身年代不符——換句話說，利用鋯石來計算巖石的方法并不可靠。

經過仔細發現，研究人員發現有些巖石存在一些極其細的裂痕，而這些裂隙可以充當通道，讓富含礦物質的液體通過它們滲入鋯石內部。而檢測結果不同的另一些巖石看起來被包裹得嚴嚴實實。在這種情況下，液體也許是沿著鋯石晶體結構中的晶格缺陷，或者通過某些過于微小或位置特殊以致人們難以發現的通道進入鋯石樣本內部，從而造成檢測結果的差別。

近年來，一些科學家通過對鋯石及其含有鋯石的巖石的分析，尤其是對它們形成之后所經歷的溫度和壓力變化的分析，推斷出距今40億年以前，地球上就已經存在海洋和現代類型的板塊構造。這一結果比過去推測的年代大大提前，但根據這次對鋯石的研究判斷，有些結論值得懷疑。

位于堪培拉的澳大利亞國立大學的同位素地質化學家伊恩·威廉姆斯表示：“這些研究結果表明杰克山的鋯石和板塊構造歷史的關系大大減弱了。” 美國亞利桑那大學圖森分校的同位素地質化學家喬納森·帕切特對此也表示贊同，他還補充說“以前科學家對鋯石的分析結果根本就不能太當真。”

威廉姆斯認為，有很大比例的含有鋯石的巖石是由磷酸鹽礦物組成的。如果在某一次取樣中，所有的鋯石里都不含這種礦物了，那就是在提示巖石的化學成分可能已經發生了改變，此時的檢測結果應更加小心地對待。

不過，澳大利亞臥龍崗大學的地質化學家艾倫·納特曼認為，盡管這項研究對部分鋯石提出懷疑，但其他一些巖石仍然可能提供有價值的信息。“你無需把這些信息全部否定，只是在使用它們的時候要多加小心。”