如何測定萬物的年齡？一口氣看懂各種測年法。

一說起測年法，大家基本上都會想到碳-14測年法，這個測年法其實只用於年齡小於五萬年的地質學和考古學定年研究。如果要測地球年齡，火山岩就沒有辦法了。

今天，我們就來好好地掃一下盲，盤點一下都有哪些常用的測年法，它們的原理是什麼？都用在什麼場景下。

同位素測年法

說起同位素，其實是指質子數相同、中子數不同的同一種元素的不同原子。比如：碳-12，碳-14或者鈾235、鈾238等。

在這些同位素裡，有一些特別穩定，碳-12就是這方面的傑出典範。有一些特別不穩定，它們的一生就圍繞著一個目標：變得穩定。具體的方式就是：以固定不變的速度失去中子或質子，直到穩定為止。這個過程就被叫做衰變。

衰變的過程完全不受外界的影響，這樣的特性就非常符合測算時間的需求。於是由此孕育出了多種同位素的測年法。

放射性衰變對應之地質年代的數學表示式是：D = D0 + N(eλt ? 1)

其中，t表檢體之年代，D是指檢體中子核素的原子數量。D0是指最早成分中子核素的原子數量。N是指檢體中母核素的原子數量。λ是指表母核素的衰變常數，等於母核素放射性半衰期的倒數乘以自然對數2。

不過並不是說我們知道了同位素的原理，就可以隨便拿一個同位素來計時。同樣是同位素，其實差別還是很大的，尤其是應用場景，這完全是取決於它們自身的半衰期。

通常情況下，測量時間跨度非常大的，動輒上億年的要用得是鈾鉛測年法。

稍微短一點的，用到的是鉀氬測年法，然後才是碳-14測年法。

鈾鉛測年法

我們先來說說鈾鉛測年法，這個辦法的原理其實就是鈾的衰變。一般來說，1克的鈾-238經過一年後，有1/7400000000克的鈾會衰變為鉛和氦。經過44.7億年以後，1克的鈾-238裡會有1/2克發生衰變，鈾-238衰變至鉛-206的半衰期是44.7億年。

具體要進行測量方法是選一塊含鈾的岩石，測出鈾和鉛的含量，就可以透過計算得出年齡。

這個辦法比較適合距今100萬~45億年之間的被測物，精度在0.1%~1%範圍內。

在1956年，科學家克萊爾·帕特森改進鈾鉛測年法，發明鉛鉛測年法，並透過測定隕石中鉛的同位素的含量，他計算出地球年齡為45.5±0.7億年。

鉀氬測年法

如果測量火山岩的年代時，科學家比較常用的手段是：鉀氬測年法。原理是鉀-40衰變為氬-40。道理其實和鈾鉛測年法很像。

一般來說，火山噴發的時候，岩漿裡是含有一定的鉀-40的。因為氬的沸點特別低，在高溫的狀態下就會完全揮發掉。

圖片來源：維基百科

也就是說，冷卻之後的岩石中一開始是不含氬的，但隨著鉀-40的衰變為氬-40，這些氬-40其實是會被困在岩石中的，所以只要知道鉀-40和氬-40在岩石中的比例就能算出火山岩的年代。在分析“幾萬歲”到“幾十萬歲之間的岩石時，鉀氬測年法是非常可靠的手段。

碳-14測年法

如果要測量5萬年以下的有機物（不是指所有的都可以，一些含碳無機物也行）， 通常採用的就是碳-14測年法。碳-14特別不穩定，它的主要是由於宇宙射線和撞擊氮-14才合成出來的。所以在空氣中碳-12和碳-14的比例其實是固定的，在地球上有99%的碳是碳-12，有大約1%的碳是碳-13，只有兆分之一（0.0000000001%）是碳-14。

植物光合作用會吸收碳，這其中就會含有碳-14和碳-12，一些動物會吃植物和呼吸作用也會有碳-14進入體內。它們死後，因為不會再有碳-14進入體內，而體內的碳-14會發生衰變，也就說，只要能檢測出碳-14的剩餘量，就可以知道它們死於什麼時候。

不過碳-14測年法也有侷限性，5萬年前的標本基本上就沒有碳-14了，所以這個辦法最好是用在距今5萬年以下的被測物。碳-14測年法其實被廣泛地用在考古中，碳-14測年法的發現者威拉得·利比還獲得了1960年諾貝爾化學獎。

熱釋光測年法

除了同位數的測年法，其實還有其他的測年方法。比如，考古的時候經常挖到一些陶器。這時候要用的方法叫做熱釋光測年法。這是因為礦石晶體受到放射性物質的輻射後會產生只有電子，輻射的時間越長，自由電子數就會越多，但是這些自由電子一般來說會被困在晶體裡，逃不出來的。

如果我們把這些晶體加熱到1500攝氏度，這些電子就會吸收到足夠的能量，然後逃出來，並以發光的形式釋放能量。越古老的陶器，積累的自由電子越多，加熱後發出來的光也就明亮，只要測算釋放地能量多少也就可以知道距今有多少年了。

進化分子鐘

1962年，有科學家發現：氨基酸在單位時間內以同樣的速度發生置換。我們都知道指導合成蛋白質地是基因。也就是說，基因的序列也應該在單位時間內以同樣的速度發生置換。科學家把這稱為“進化分子鐘”。後來一些科學家直接對比基因的鹼基排列順序，證實了這一點。

有了進化分子鐘，我們只要對比兩個生物體之間的基因差異，就可以推算出它們相隔了多長時間。不過，這個方法也是被人詬病最多的，一些科學家發現分子序列證據與化石證據在人類起源時間上的差異。還有一些科學家發現物種變異的速度並不是固定不變的。所以，這個辦法常常都是和其他方法一起使用地。

關於測年法，就說到這裡。你還知道哪些測年法？