地球年老还是年轻？
地球的年齡,也是一個有爭議的問題。其中,主要有兩種對立的觀點。一種是「地球年老論」,主張地球已有 四十五.六億年的歷史;另一種是「地球年輕論」,認為地球 至多不超過一萬年的歷史。兩者差別懸殊,對比強烈。
過去相當長的時期,人們只能依據不同的生物化石決定, 哪些岩石比較年老,哪些岩石比較年輕,被稱之為岩石的「相 對年齡」。一個世紀以來,人們利用「放射性同位素測年法」, 確定岩石形成的時間,被稱為岩石的「絕對年齡」。地球有 四十五.六億年的歷史,主要來自「同位素測年法」的資料。「地 球年老論」的支持者認為,「同位素測年法」基本可靠,故接 受它的結論。「地球年輕論」的擁護者則認為,「同位素測年法」 很不可靠,因而拒絕它的結論。所以,關於地球年齡的爭論,在很大程度上演變為「同位素測年法」是否可靠的爭論了。 這裏,筆者將主要圍繞「同位素測年法」,作一些探討。
同位素測年法
同位素的英文是「isotope」,源自希臘文的字根「iso」和「topos」,意思是「相同的地方」。同位素是一組元素,在它們的原子中,質子(proton)和電子(electron)數目相同,但中子(neutron)數目不同;因為它們的質子數目(即原子序數)相同,故在元素週期表上處於相同的位置。比如,碳原子中,12 碳(12C),13 碳(13C), 和 14 碳(14C), 雖 然 分 別 有 6、7和 8 個中子,但都有 6 個質子,所以它們是同位素:12C(12 =6 個質子+ 6 個中子),13C(13 = 6 個質子+ 7 個中子),和14C(6 個質子+ 8 個中子)。現在已知的同位素,已超過二千種。鈾(Uranium)元素至少有廿八種同位素。有的同位素是穩定(沒有放射性)的,有的則是不穩定(具有放射性)的。12 碳和 13 碳是沒有放射性的穩定同位素,14 碳是具放射性的不穩定 同位素。[39]
放射性同位素不斷輻射射線或粒子,如阿爾法( )射線或 粒子(含有 2 個質子和 2 個中子,相等於氦原子核),貝塔( )粒子(游離電子)和伽瑪( )射線;與此同時,蛻變為別的 元素。這個過程稱為「衰變」(decay)。最初的放射性元素又 稱為「母元素」,蛻變形成的元素叫「子元素」。母元素衰變 到一半所經歷的時間叫「半衰期」(half-life),可用 t1⁄2 表示。 科學家發現,一種放射性同位素的衰變速度與該放射性元素的 母元素的濃度成正比:母元素濃度越高,衰變的速度越快;隨素的半衰期是恆定的,也就是說,母元素從 1 → 1/2,或從 1/2 → 1/4,或從 1/4 → 1/8,如此類推,所經歷的時間跨度都是一樣 的。若以母元素的含量為縱坐標,以衰變時間為橫坐標,所畫 的線不是一條直線,而是一條曲線。比如說,一個放射性同位 素的半衰期是一萬年,其衰變曲線如下:
母元素的衰變,可用下面的公式表示: 殘留母元素(%)=初始母元素(%)×(0.5)半衰期的次數其中,半衰期的次數=時間 ÷ 半衰期。例如,時間是 10,000 年,半衰期為 250 年,那麼,半衰期的次數就是 40(= 10,000÷250)。
假設,初始母元素是 100%;半衰期的數目是 10,那麼, 殘留的母元素= 100×(0.5)10 = 0.098%
科學家已 出很多放射性同位素半衰期,如 [40]:
1905 年,諾貝爾化學獎獲得者、英國物理學家羅塞福 (Ernest Rutherford,1871-1937)首先提出,放射性同位素衰變 過程也許可以用於測定岩石的年齡:測定岩石樣品中放射性同 位素的母元素與子元素的比例,可計算該放射性同位素經過了 多少個半衰期,從而推算岩石形成的時間。[41]
放射性同位素測年法,一般被用來測定各種不同類型的花 崗岩和玄武岩等火成岩(igneous rocks)的年齡。火成岩是由地 底噴發出的熔岩冷卻而成的。含有世界上大多數的化石的沉積 岩(sedimentary rocks),如沙岩(sandstone)、頁岩(shale) 和石灰石(limestone)等,一般不適用於放射性同位素測年法。 因為沉積岩的岩石不是直接由熔岩冷卻而成,而是由許多先前 已經存在的岩石的碎粒組成的。[42] 一個世紀以來,放射性同位 素測年法已被廣泛應用,積累了不少經驗,並在不斷改進之中。
放射性 238 鈾衰變為穩定的 206 鉛要經過十四個步驟 [43],比 較複雜,所以 238 鈾∕ 206 鉛不太常用於測定岩石的年齡。
放射性 14 碳的半衰期較短,為 5,730 年,常用於測定生物 遺留物的年齡。這種測年法是由美國物理化學家利比(Willard F. Libby, 1908-1980)於二十世紀四○年代首先提出來的,並因此 獲諾貝爾化學獎。大氣中的碳,主要是穩定的 12 碳。宇宙射線 轟擊地球大氣層,產生游離中子。一些游離中子撞擊非放射性 的 14 氮的原子核時,14 氮俘獲一個中子,放出一個質子,就生 成了放射性的 14 碳:
14 氮+中子→14 碳+質子 這些 14 碳下到地球表面,與氧結合,生成二氧化碳(CO2)。這樣,空氣中除含非放射性 12 碳組成的二氧化碳外,也含有少 量具放射性的 14 碳組成的二氧化碳。綠色植物行光合作用時, 從空氣中吸入二氧化碳,12 碳和 14 碳都進入植物體,成為細胞、 組織的一部分。當動物直接或間接攝入植物後,12 碳和 14 碳就 變為牠們身體的一部分。14 碳會不斷衰變為 14 氮。但由於植物 不斷從空氣中吸入二氧化碳,動物又不斷攝取植物,所以生物 體內的 14 碳與 12 碳的比例和空氣中 14 碳與碳 12 的比例是一樣的。 但是,當生物死亡後,不再從空氣中吸收新的二氧化碳;14 碳繼 續衰變。這樣,生物遺體中的 14 碳的含量會不斷減少。測定生 物遺體中 14 碳的含量,與空氣中 14 碳的含量相比,就可以計算 出生物死亡的年代。生物遺體中的 14 碳越少,其死亡的時間也 越長。
不難看出,放射性同位素測年法的可靠性,須基於以下三 個前設:
第一,在岩石形成的初始狀態,只含放射性母元素,不含 它的子元素,這是衰變的原點。
第二,岩石是一個封閉體系,即,自岩石形成後,放射性 母元素和子元素既沒有流失,也沒有從外界攝入;
第三,放射性元素的半衰期,人們的測定是準確的,並且, 自岩石形成後,一直是恆定不變的。
然而,實際情況與上述前設是有出入的。比如,科學家 發現,有些剛從熔岩冷卻形成的岩石,放射性母元素與其子元 素,已經同時存在。這樣,用放射性同位素測年法測出的岩石 的年齡就會比岩石的實際年齡大。此外,科學家也發現,在有 些岩石中,只有子元素,沒有它的母元素。這些「無父母」(「parentless」)的子元素,可能是從岩石周圍的環境中進入的。為此,科學家們付出諸多努力,盡可能減少測年法的誤差。 比如,科學家們現在普遍使用一種方法,稱為「等時線測 年法」(Isochron Dating)。它的原理,簡略地說,是這樣的: 在相同年齡的岩石中,所含的放射性同位素 A 的母元素的分布 是不均勻的。母元素多的地方,其衰變生成的子元素也多;母 元素少的地方,其衰變生成的子元素也少。在測定該岩石的年 齡時,取多個樣品,分別測定它們中母元素和子元素的含量。 然後,以母元素的含量為橫坐標,以子元素的含量為縱坐標作 圖,每一個樣品就在座標圖上有一個相應的點。如果這些點可 連成一條直線,這條直線就叫做「等時線」(isochron)。等 時線似可表明兩點。其一,該岩石自形成後,母元素和(或) 子元素沒有流失或從外攝入。其二,這條直線的延伸部分與縱 坐標的交點,可看作是該岩石形成時已有的子元素的含量(圖 1-2)。反之,如果座標圖上的各點不能畫出一條直線,可能就 表明岩石形成後,所含的母元素和(或)子元素有流失或從外 攝入。一旦出現這種狀況,就得重新採樣或使用別的放射性同位素。
岩石樣品中放射性同位素 A 的含量越高,其蛻變生成的子元素的含量 也越高,兩者成正比,由此畫出的直線,稱為「等時線」。等時線的
延伸部分與縱坐標的交點 D,則被視為岩石形成時子元素的含量。
又如,科學家們不斷改進已有的測定方法。放射性 40 鉀 (40K)衰變為非放射性的 40 氬(40Ar)和 40 鈣(40Ca),半衰期 為 12.5 億年,是現在用以測定岩石年齡的最常用的方法之一。40 鉀衰變時,11.2% 變成 40 氬,88.8% 變成 40 鈣。氬是氣體,鈣是 固體。在熔岩階段,其中的氬氣應該逃逸出去,而鈣則可能殘 留在內。岩石自冷卻後所含的 40 氬,很可能是 40 鉀衰變的產物。 因此,測定岩石年齡時,大多依據 40 鉀∕ 40 氬的比例,而很少参照41 鉀∕ 40鈣的比例。
即便如此,科學家仍發現,在岩石形成時,仍可能有氬氣殘留在內。這些氬氣常常存在於岩石所含有的小氣泡中。空氣 中的氬氣,除了 40 氬外,還有 36 氬;兩者的比例是已知的。因此, 被測定的岩石的 40 鉀的含量低的時候,岩石小氣泡中的氬的存 在,對測定的結果就會產生較大影響。在這種情況下,岩石小 氣泡中的氬氣就必須從計算中減除。為此,鉀-氬(K-Ar)測定法被改進為氬-氬(Ar-Ar)測 定法。放射性 40 鉀和非放射性 39 鉀在岩石中是普遍存在的,兩 者的比例似乎也是固定的。也就是說,從 39 鉀的含量就可以推 算出 40 鉀的含量。39 鉀原子有一個特性:當它從外面吸收一個 中子後,就會變成氬的一個同位素,39 氬(39Ar),其半衰期很 短,為 269 年。在測定岩石年齡時,先將岩石樣品放置在發射 中子的核反應爐中幾小時,岩石樣品所含的 39 鉀就會有一部分 變成 39 氬;所生成的 39 氬的量與岩石中的 39 鉀的量是成正比的。 因此,從 39 氬的含量,最終能推算出岩石中 40 鉀的含量。這樣, 岩石樣品中 39 氬∕ 40 氬就可視為岩石樣品中放射性 40 鉀母元素 與衰變產生的子元素 40 氬的比例。然後,將岩石樣品置入爐中 加熱,在不同的溫度下,分別測定樣品所釋放的 39 氬和 40 氬的 含量。這樣,就可推算岩石的年齡。氬 - 氬法定優點有兩個。首 先,氬氣的含量易於被準確地測定,而且所需的岩石樣品很少。 其次,如果在溫度梯度中,在不同溫度測出的 39 氬與 40 氬的比 例是相同或相近的,樣品中母元素 40 鉀和子元素 40 氬在岩石形 成後就可能沒有流失或攝入,其測定的岩石年齡就比較可靠; 否則,測出的岩石年齡就不可靠。[44]
再如,由於岩石自形成後,所經歷的環境(如高溫、高壓、侵蝕等)是極為複雜的,單一的測年法難以奏效。所以,同一 個岩石樣品,常常用不同的放射性同位素來測定它的年齡,相 互校對,以期得到一個比較可靠的年齡。
總之,科學家們一直在努力,希望同位素測年法能夠得到 比較可靠的岩石年齡。
「地球年老論」的依據
美國物理學家魏恩斯(Roger C. Wiens)2002 年撰文,基於 放射性同位素測年法,總結了「地球年老論」的如下證據 [45]:
第一,丹麥的西格陵蘭島(Western Greenlang)有地球最古 老的火成岩 ― 片麻岩(Amitsoq Gneisses),它的年齡已被多 次測定過。在 1991 年前,科學家們用不同的同位素測年法,完 成了對它的年齡的十二次獨立測定。測定的結果非常接近,在 36.2-36.5 億年之間。
第二,全世界幾百個從事放射性同位素測年的實驗室,用 不同的方法,都得到地球年老的結論。
第三,幾乎所有半衰期短於五億年的放射性同位素在地 球上已經不存在了。其合理的解釋是:地球的年齡相當老(幾 十億年),以至於半衰期短於五億年的放射性同位素衰變淨盡、 無法測定了。當然,地球的年齡也不會太老,因為半衰期長於 五億年的放射性同位素在地球上仍然存在。
有些半衰期很短的放射性同位素,如 14 碳(半衰期 5,730 年),10 鈹(Beryllium-10,或 10 Be,半衰期 152 萬年),和 36 氯(Chlorine-36,或 36Cl,半衰期約 30 萬年),在地球上仍然存在, 因為它們可經由宇宙射線的轟擊,不斷地被產生出來。
第四,一些非放射性的測年法,如數算沉積於中、高緯度的深湖湖底的紋泥或季後泥(varves)、地球兩極冰芯的年輪, 也可作為地球年齡的參照。例如,夏天生成的冰,含的氣泡較 多,冰的晶體也較大。因此,積冰也有「年輪」。目前,獲取南、 北兩極冰芯的鑽孔已可深至 9,000 英尺。不過,離地表越深,冰 層經受的壓力也越大,冰會被擠壓,會給數算「年輪」帶來一 定困難。而且,由於火山活動等原因,有些冰層會被融化,「年 輪」會減少。現在,鑽探的冰芯的年輪已可數算到 16 萬年以前。 這表明,地球的年齡肯定比 16 萬年更老。
第五,科學家們用放射性同位素測年法測定從小行星 (asteroids)墜落到地球上的隕石的年齡時,發現它們幾乎都是 45.6 億年;而月亮岩石樣品的年齡,大多沒有超過 41 億年,少 數則達到 44-45 億年。許多科學家認為,太陽系的所有星體,是 在 45-46 億年前同時形成的。
第六,科學家測量超新星(supernova)的光線中的放射性 元素的半衰期,發現它們與地球上同類放射性元素的半衰期是 相同的。而這些科學家觀察到的超新星的光線是億萬年前發出 的。也就是說,億萬年以來,這些放射性同位素的衰變速率是 恆定、沒有改變的。
「地球年輕論」的依據
「地球年輕論」的宣導者認為,地球的年齡只有 6,000 年左 右。其代表著之一的《科學創造論》一書,提出了許多關於地 球年輕的證據。[46] 近年來,他們開展了更多的科學研究工作, 並將其研究結果彙集在 2008 年出版一本新書《幾千年,不是幾 十億年》(Thousands... Not Billions)中,主要從放射性同位素 的角度,質疑「地球年老論」,並相應地提出了地球年輕的證據,列舉如下:[47]
第一,14 碳廣泛地存在於煤炭和鑽石中。
如前所述,14 碳有放射性,半衰期僅為 5,730 年。如果經過 十個半衰期,即 5 萬 7 千 3 百年,生物遺體中的 14 碳的含量將 只有生物剛死亡時的約千分之一(0.098%)。如果經過二十個 半衰期(近 12 萬年),生物遺體中的 14 碳的含量將減少到百萬 分之一,完全不可測了。但是,在過去二十年,發表在專業雜 誌中的幾十篇文章中都報導說,在 14 碳本應消失的許多地層中, 都測定到 14 碳的存在,其含量可高達現代大氣中的 14 碳的千分 之五。[48] 為此,鮑門伽德那(John Baumgardner)等科學家進一 步作了研究。從美國能源部的煤炭樣品庫,他們得到了十個煤 炭樣品。這些樣品都被保存在充有氬氣的低溫下,以免被氧化。 這十個煤炭樣品涵蓋古生代、中生代和新生代。按照美國地質 協會(the Geological Society of America)1998 年的地層年代表, 這三個地層時代的年齡如下:
地層時代新生代(Cenozoic) 中生代(Mesozoic) 古生代(Paleozoic)年 齡
6 千 5 百萬年 ∼ 至今
2 億 4 千 8 百萬年∼6 千 5 百萬年
5 億 4 千 3 百萬年 ∼ 2 億 4 千 8 百萬年
他們將煤炭樣品送到世界一流的測定 14 碳的實驗室,測定 其 14 碳的含量。每個樣品取四個小樣,然後取平均值。測定的 結果是,所有十個煤炭樣品中都含有 14 碳,而且不同地層的樣 品的 14 碳的含量差異不大,它們與現代大氣中 14 碳的比率在0.10%-0.46% 之間,但集中在0.27%-0.33%,其平均值是千分之 二點五左右(0.247%)。
鑽石是純碳的結晶。鑽石被認為是在地表以下 150 公里深 處的超常高溫和高壓條件下形成的,後由噴發的熔岩帶到地表。 鑽石是地球上硬度最大的自然物質。它的熔點約為 4,000oC,遠 遠高於一般金屬的熔點。鑽石抗化學、抗污染的能力也很強。 因此,自鑽石形成以來,它的碳應該被「鎖住」,不會與大氣 有任何交流。因此,鑽石可能是瞭解地球物質中 14 碳含量的一 個特別材料。依照已公佈的放射性同位素測年法的資料,鑽石 的年齡有若干千萬年或數億年。
鮑門伽德那和同事們,測定了產於南非和西非的十二顆鑽 石(每顆重約 0.25 克拉)的 14 碳含量。首先,把鑽石砸碎、磨 細、純化,然後熔融,使之轉變為二氧化碳;這些二氧化碳被 壓縮,變成石墨微粒,然後測定其 14 碳的含量。雖然所用的鑽 石樣品是工業級而非珠寶級的,但將它們毀壞的過程,仍是「慘 不忍睹」的。這個測定也是以前的文獻從未報導過的。測定的 結果與上述煤炭樣品的結果相似:十二個鑽石樣品都含有 14 碳, 其平均值為將近為現代大氣 14 碳含量的千分之一(0.09%),約 為上述煤炭樣品中 14 碳含量的三分之一。
這些煤炭和鑽石樣品中的 14 碳是從哪裏來的呢?這些樣品 中的 14 碳含量相近,故不太可能是它們在地層中被污染的結果, 而鑽石則不易被環境污染。樣品中的 14 碳也可能是煤炭周圍的 中子與煤炭所含的 14 氮或 13 碳發生核反應所生成的;或者,這 些 14 碳是由殘留在煤炭中的重放射性元素(如,釷、鈾等)衰 變產生的。如果是這樣,其 14 碳的含量應比煤炭和鑽石樣品中 測定的 14 碳的含量低幾千、甚至一萬倍。因此,一個較合理的解釋是,這些煤炭和鑽石的年輪很年輕,所以樣品中的 14 碳尚 未完全衰變。
按照煤炭樣品中 14 碳與現代大氣中 14 碳的比率,這些煤炭形成的時間應在 4-6 萬年之間,遠遠短於傳統認為的幾千萬年或幾億年。此外,「地球年輕論」認為,大洪水之前,地球上生物圈繁茂,使生物從大氣獲得的 14 碳的含量被「稀釋」,即,生物尚存活時,其體內 14 碳∕ 12 碳的比率較現代大氣中 14 碳∕ 12 碳的比率低。考慮這個因素,上述煤炭樣品的年齡甚至比 4 萬年更短。[49]
第二,在「古老」的花崗岩石的鋯石(zircons)晶體中存 留高濃度的氦氣(helium)。
花崗岩含有不同的礦物晶體,主要有白色的石英(quartz), 黑色的雲母(biotite 或 black mica)和黃色的鋯石。鋯石的化學 名稱是矽酸鋯(ZrSiO4)。化學合成的鋯石是氧化鋯(zirconia, ZrO2),是十二月生日寶石。
由於鋯原子與鈾原子、釷原子的化學性質相似,在一個晶 體中,有一少部分鋯原子可能被鈾原子和釷原子所置換。因此, 在鋯石晶體形成過程中,一些放射性的鈾原子和釷原子會群集 其中,使微小的鋯石晶體有放射性。放射性鈾、釷衰變時,會 釋放阿爾法( )粒子;這些阿爾法粒子與鄰近的電子結合,就 形成氦原子。所以,在較大的鋯石晶體中,常含有一些氦原子。 氦是惰性氣體,不會與其他原子結合形成分子。因為是氣體, 氦會不斷從岩石中逃逸。
為了探測地熱,人們在美國的新墨西哥州鑽探,深到地下 4,330 米,該處的地溫高達 313oC。鑽探中,一些花崗岩石被採 集上來。按照鉛-鉛測定法,這些花崗岩的年齡約為 15 億年,屬於前寒武紀地層。在如此高溫下,經過這樣漫長的地質時期, 人們預期,在這些花崗岩的鋯石晶體中,不再有氦氣存留。可 是,經分析,從地下 1,000 米、1,490 米和 2,900 米採集到的花 崗岩石樣品,它們的鋯石晶體中都存留高濃度的氦氣。
為甚麼花崗岩樣品中的鋯石晶體仍含有如此多的氦氣呢? 一種假設是,鋯石周圍的黑雲母阻止了氦氣的逸散,以致把它 們圈在鋯石裏。但是,分析表明,氦氣在黑雲母晶體中逃逸的 速率比在鋯石晶體裏更高;這種假設被排除了。進而,科學家 們從地下 1,490 米採集的花崗岩石樣品中,分離出一千多顆鋯石 晶體,送到專業實驗室,作氦氣逃逸速率測定:鋯石晶體被加熱, 從 100oC 升至 500oC;在不同的溫度,分別測定逃逸的氦氣量。 結果表明,氦氣逃逸的速率與溫度成正比,溫度越高,氦氣逃 逸的速率越快;以溫度為橫坐標、氦氣逃逸的速率為縱坐標作 圖,得到一條曲線。
按照這些鋯石晶體的年齡是 6,000 年和 15 億年兩種模式, 科學家們計算了鋯石晶體中的氦氣在不同溫度下的逃逸速率, 並作圖。結果,用鋯石有 6,000 年年齡的模式計算出來的、在不 同溫度下氦氣逃逸速率所畫出的曲線,與按實際測定出的資料 所畫的曲線吻合;按鋯石有 15 億年年齡的模式所計算出來的、 在不同溫度下氦氣逃逸的速率,卻比實際測定的速率低一萬倍! 因此,胡門弗瑞斯(Russell Humphreys)等人的結論是:這些鋯 石樣品的年齡很年輕,是 6,000±2,000 年,而非 15 億年。[50]
第三,岩石晶體中的放射性元素在衰變過程中所釋放的動 能粒子,會損傷周圍晶體的原子結構,形成可見的「傷痕」。 這是愛爾蘭地質學家玖裏(John Joly)一個世紀前首先觀察到 的。放射性暈圈(radiohalos),是這種「傷痕」中的一種。鋯石晶體中的放射性鈾、釷原子衰變為非放射性的鉛原子的過程 中,要先後釋放出 8 個阿爾法粒子。這些粒子隨機地向四周發 射,在鋯石周圍的黑雲母晶體中形成深色的球狀「傷痕」。這 些阿爾法粒子的能量各不相同,所形成的「傷痕」的直徑也不同; 能量大的,形成的「傷痕」的直徑也大。因此,鈾、釷衰變在 黑雲母晶體中形成的「傷痕」是像洋蔥一樣的一層套一層的同 心球,故稱之為「暈圈」。這些暈圈的直徑 10-40 微米不等,在 顯微鏡下可以觀察到。
地質學家斯訥陵(Andrew Snelling)和同事,從前寒武 紀、古-中生代、和新生代採集了一百多個岩石樣品,製作了 5000 張切片,對暈圈進行了詳盡研究。研究表明,暈圈存在於 各個年代的岩石的晶體中。帶有暈圈的晶體,如果重新受熱到 150oC,晶體中曾被損傷原子會重新排列,致使暈圈消失。地球的岩石形成後,由於火山活動、地殼板塊運動等,常 常會經受高溫。但是,地球岩石中至今廣泛保留的暈圈,這暗 示地球岩石的年齡不會很長。[51]
第四,對現有的放射性測年法的可靠性的質疑。主要有以 下幾個方面。
首先,雖然現有的文獻顯示,不同的放射性同位素測年法 得到的結果很一致,但支援「地球年輕論」的科學家,對十幾 個在文獻中已報導年齡過的岩石,作了再測定。他們發現,對 同一個岩石樣品,不同放射性同位素測年法測出的結果並不一 致,有的甚至相差幾億年。因此,他們懷疑,現有文獻報導的 資料是經過一定篩選的,不一定全然客觀。[52]
其次,不少研究顯示,即便測定的資料能夠畫出很標準的 等時線(isochrons),不同放射性同位素測年法所測定的同一個岩石的樣品的年齡,仍可能有很大差異。地底熔岩噴發出地表 的過程中,可能將地層已形成的岩石捲入熔岩中;熔岩也可侵 入地層岩石,與岩石發生物質交換;岩石樣品中常發現沒有放 射性母元素的「無父母」的子元素。這些學術界公認的事實, 可能是等時線測年法的結果出現不一致的原因。也就是說,等 時線測年法並不能準確地得知岩石形成時的初始狀況,或者不 能除去岩石所受到的污染(岩石的放射性母元素和子元素,與 環境有交換),其測定結果並不一定可靠。[53]
再者,放射性同位素的半衰期,不一定是恆定、不變的。
前文提到,放射性暈圈在花崗岩的黑雲母晶體中是普遍存 在的。要形成可見的暈圈,需要約 5 億個阿爾法( )粒子的轟 擊。一方面,按照 238 鈾現在的衰變速率,需要一億年時間才能 釋放 5 億個阿爾法粒子 [54];另一方面,由於 150oC 的溫度就會 使暈圈消失,所以岩石不大可能有一億年的歷史。兩者結合起 來,暈圈的存在,暗示 238 鈾的衰變速率,可能過去比現在快。
斯訥陵和同事在研究放射性暈圈時,分別從芬蘭、澳大利 亞和美國採集了三十幾個前寒武紀的花崗岩石樣品,從澳大利 亞、英國、挪威和美國採集了七十幾個古-中生代的花崗岩石 樣品。研究結果表明,古-中生代岩石的暈圈數目,是前寒武 紀岩石的五倍。他們認為,這說明古-中生代時期,放射性鈾、 釷的衰變速率應明顯高於現在。[55]
奧斯丁(Steven Austin)等人的研究顯示,用不同的放射性 元素測定同一個岩石樣品的年齡得到的結果,並不一致;而且, 有一個普遍的趨勢:使用衰變中釋放阿爾法粒子的同位素,測 出的岩石年齡,老於衰變中釋放貝塔粒子的同位素測出的年齡; 半衰期較長、或原子量較重的放射性元素測出的岩石年齡,於半衰期較短、或原子量較輕的同位素測出的岩石年齡。他們 認為,這說明,釋放阿爾法粒子、或半衰期較長的同位素在過 去的衰變速率,應高於現在。
在自然條件下,放射性同位素的衰變速率似乎是恆定的。 但在上帝的創造週和挪亞大洪水的超自然狀態下,它們的衰變 速率也許是可變的。這雖涉及神學問題,科學未必能給予確證, 但並不等於就不可能。