也许我们以前对地球历史的认识出错了

伯格.拉斯姆森

1902年，卢瑟福和索迪两位物理科学家成功地发现了放射性元素的原子核数目随着时间的增加而减少的公式。也许他们没有想到，他们发现的这一公式——著名的衰变定律，为地质年代学的繁荣奠定了坚实的基础。

众所周知，大多数放射性核素在自然条件下都存在于岩石之中，而具体的岩石生成，又往往跟历史上或大或小的地质事件分不开。那么，如果我们现在能够测算出该岩石经历了漫长的岁月后，其放射性核素在今日还剩下多少，并带入衰变定律的公式，便可以确切地知道发生地质事件的时间了。

进行这种测验最好的对象便是锆石。锆石化学性质稳定，具有相当强的耐化学风化的能力，即使在高温高压的恶劣环境下，它也很难与其他物质发生化学反应，保证了自己晶格结构的完整。除了超高的“化学防御力”外，锆石还具有强大的“物理防御力”：它高达7.5～8.0的摩氏硬度，基本完胜所有常见矿物，因此完整地广泛分布于地壳各处岩石。再加上锆石是如此古老，其历史可以一直上溯到44.5亿年前。因此，锆石成为了地质年代学科学家眼中最理想的“时间胶囊”。

但是最新的研究指出，这些公认的“时间胶囊”并不像科学家们过去认为的那样古老和原封不动。因此，科学家们此前从基于锆石的研究中得出结论——例如早期海洋的形成或远古大陆的运动——被划上了问号。

在这项新的研究中，研究小组分析了7000多块采自澳大利亚西部杰克山某处的岩石样本。根据以前的测量，那里的岩石年龄在26.5亿～30.5亿年之间。研究人员费了很大力气才把这些锆石晶体从其他矿物碎片中拣选出来。在那片富含锆石的砾岩中，许多厘米见方的石块已经严重变形——有些被拉长了、有些被压扁了、还有一些在地壳构造运动期间被埋入了地壳深处，在那里剧烈的高温高压的作用下化学成分发生了改变。

小组选择了10多块含有微量放射性元素锆石的岩石，对它们用传统的方法测定了岩石的年代，测定的结果令人大吃一惊：一些石块的年龄约为26.8亿年，另一些约为8亿年。经过多次检验，研究人员发现，这些岩石的年代与锆石样本本身年代不符——换句话说，利用锆石来计算岩石的方法并不可靠。

经过仔细发现，研究人员发现有些岩石存在一些极其细的裂痕，而这些裂隙可以充当通道，让富含矿物质的液体通过它们渗入锆石内部。而检测结果不同的另一些岩石看起来被包裹得严严实实。在这种情况下，液体也许是沿着锆石晶体结构中的晶格缺陷，或者通过某些过于微小或位置特殊以致人们难以发现的通道进入锆石样本内部，从而造成检测结果的差别。

近年来，一些科学家通过对锆石及其含有锆石的岩石的分析，尤其是对它们形成之后所经历的温度和压力变化的分析，推断出距今40亿年以前，地球上就已经存在海洋和现代类型的板块构造。这一结果比过去推测的年代大大提前，但根据这次对锆石的研究判断，有些结论值得怀疑。

位于堪培拉的澳大利亚国立大学的同位素地质化学家伊恩·威廉姆斯表示：“这些研究结果表明杰克山的锆石和板块构造历史的关系大大减弱了。” 美国亚利桑那大学图森分校的同位素地质化学家乔纳森·帕切特对此也表示赞同，他还补充说“以前科学家对锆石的分析结果根本就不能太当真。”

威廉姆斯认为，有很大比例的含有锆石的岩石是由磷酸盐矿物组成的。如果在某一次取样中，所有的锆石里都不含这种矿物了，那就是在提示岩石的化学成分可能已经发生了改变，此时的检测结果应更加小心地对待。

不过，澳大利亚卧龙岗大学的地质化学家艾伦·纳特曼认为，尽管这项研究对部分锆石提出怀疑，但其他一些岩石仍然可能提供有价值的信息。“你无需把这些信息全部否定，只是在使用它们的时候要多加小心。”