计算地球年龄的功臣：巴林杰陨石坑和代亚布罗峡谷陨石

我们从大峡谷回凤凰城的途中，半路在弗拉格斯塔夫(Flagstaff)小镇东转上40号州际公路开个大概45分钟，会来到世界上形态最完整的、最早被科学家确认为外来天体撞击的陨石坑——巴林杰陨石坑(Barringer Meteor Crater)。

而于五万年前砸出这个坑的陨石，叫代亚布罗峡谷陨石/魔鬼谷陨石(Canyon Diablo meteorite)。其现存知名的碎片一共有大概二十多块，小的十几公斤，大的超过半吨，现收藏与全球各地的博物馆和天文台中。地球的年龄的首次准确测定，靠的便是这块陨石！

无论是这个坑，还是砸出这个坑的陨石，在人类对地球和宇宙的认知历史上都留下了浓墨重彩的一笔。但不知是因为土地私有，还是地理位置过于偏僻，还是美国乡间宗教团体冥顽不化的缘故，这里并不是一处知名的景观，游客数量也不太多。

巴林杰陨石坑

去往陨石坑的途中能见到不少的火山口。由于巴林杰陨石坑身处火山带，因此从19世纪末被发现一直到20世纪早期，相当长的一段时间里都被认为是火山口。1903年，采矿工程师出身的企业家丹尼尔·巴林杰(Daniel Barringer)认为这个坑是巨大的铁质陨石撞击而成，并在接下来的几十年尝试开采，但并未如计划发现大量的铁质陨石。而其他地质学家对他观点的不屑，则一直持续到1960年，直至在坑周围的地层中发现了冲击石英，质疑声才消失。

要注意的是，现在这个巴林杰陨石坑目前是私有景点，所以一切的国家公园和州立公园的年票月票均无效。买票后进入游客中心，直接就能走到陨石坑的边缘，俯瞰整个坑。

巴林杰陨石坑直径1.2km，深170m，撞击时间大约是5万年前的更新世。从卫星地图上看，长这样：

这个区域的地层原本是按时间顺序从下往上依次摞好的平整的沉积岩，但陨石坑边缘的地层肉眼可见有明显上扬，近地表的沉积顺序倒置，而且发现了只有在极高压环境下才能产生的冲击石英（比如斯石英、柯石英等等）。这些所有的特征都与核试爆产生的坑洞类似，而不同于火山口。

游客中心有详细介绍陨石坑及其周围的岩层结构。

从望远镜里看，能看到陨石坑中央的部分是被围起来的，是一百多年前丹尼尔·巴林杰留下的矿井和器械——他当时深信陨石坑下方会有大量的陨石残片。

代亚布罗峡谷陨石

砸出巴林杰陨石坑的代亚布罗峡谷陨石属于八面体陨铁。化学成分>90%的铁，7%的镍，外加其他痕量的钴、镓、锗等。现估计这颗陨石直径大概50m，但大部分在降落过程中汽化，只剩下少数碎片散落在陨石坑周围。

最大的一块碎片重639kg，存放在这个陨石坑的游客中心。其余的碎片则分散在世界各处，比如新西兰坎基督城特伯雷博物馆、法国国家自然历史博物馆、柏林Archenhold天文台，洛杉矶格里菲斯天文台等等。

洛杉矶自然历史博物馆和格里菲斯天文台里的碎片，我有幸亲眼见过且摸过。

大的那几块拿肯定是拿不动的，但能摸，感受来自外太空的能量[狗头]。格里菲斯天文台4kg的那块是唯一一块能直接拿起来的，手感沉甸甸。

太阳系形成假说和铅-铅测年法

1956年，加州理工学院(Caltech)的克莱尔·帕特森(Clair Patterson)通过对代亚布罗峡谷陨石的铅同位素组成进行铅-铅测年，得出了地球年龄为45.5亿年的结果。

现有的假说认为，太阳系中所有的行星、卫星、小行星和陨石都是从年轻的太阳周围的尘埃中共同演化、形成的，而陨石的化学成分更简单，在太空中长期的孤立状态亦让其能保持初始同位素比率，便于提高测量的准确度。地球表面的岩石经理长期和复杂的岩浆以及变质作用，对其直接测年的难度较大——直到2001年，科学家才在西澳大利亚找到了44亿年的锆石。

铅-铅测年法是铀-铅测年法的衍生。自然界中铅有4同位素²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb, ²⁰⁸Pb，其中204是非衰变产物故含量恒定，206和207分别为铀238(²³⁸U)和铀235(²³⁵U)的衰变子体，故随时间的推移而增多。因此将陨石样本的²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb的值画在等时线中，即可计算出样本的年龄。208是钍的衰变产物故在铀-铅系统中不涉及。具体的定量计算可在网上自行搜索。

结语

对自然科学有兴趣的人，来亚利桑那旅游还是很推荐去看看巴林杰陨石坑的！