历史上的今天 > 1922年6月2日,凭一己之力测地球年龄——派特森诞辰

派特森诞辰(Clair C. Patterson, 1922-1995)

他几乎是一个人对抗全世界,但他也一个人拯救全世界。这一切都从一块微小的陨石开始……。

二次大战结束后,派特森进入芝加哥大学攻读博士,他的指导教授布朗(Harrison Brown)建议他做一个题目:测出地球的年纪。嗄?我大学念化学,硕士是念分子光谱学,对地质学根本一窍不通啊!没关系,你不是还参加了一年曼哈顿计画,对于分离与测定铀的同位素已经驾轻就熟了吗?这就够了。

原来打从霍姆斯(Arthur Holmes)于1927年利用铀衰变为铅的放射性测定,测出地球最古老的岩石有三十亿年历史,至今已再无进展。但毕竟岩石因地壳变动,历经各种地质作用,已非最原始的状态,所测得的数据无法代表地球的真正年纪。布朗教授的想法是拿陨石来分析;假设太阳系内的天体大约都在同一时期形成,那么用铀-铅定年法来测陨石的年纪,就等于测出地球的年纪了。

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派特森一听觉得有理,就傻傻的答应了,他不知道将会面临极为艰巨的挑战。

他花了一年时间准备妥实验器材后才发现环境中到处都有铅,而且铅含量远远高于他手上那微量的陨石样本。当时并没有无尘室、正压房,于是往后六年他大部分的时间都花在排除铅的污染上面。他不厌其烦的不断清洁所有仪器设备、桌椅、服装、……,甚至空气与水中也都有铅!最终他只能将实验室内的铅含量控制在百万分之一克,仍不足以达到测定地球年纪的要求,但他还是凭着发明的铅-铅定年法(由铀衰变而来的部分同位素铅会继续衰变成稳定的铅),可以更精确地测定岩石的年纪,而于1951年拿到博士学位。

第二年,派特森随着布朗教授来到加州理工学院,终于得以打造他理想中的无尘室,很快地,他制备出铅-铅定年法所需的干净样本,经过质谱仪分析后,于1953年对外公布令人吃惊的数字:45亿年,并于三年后再将地球的年龄修正为45.5 ± 0.7亿年。往后数十年人们试图寻求更精确的数字,但都相差无几(最近的数字是45.4 ± 0.5亿年)。

而派特森早已无意继续竞逐,他放不下心的是无所不在的铅污染。

当时对于铅中毒已略有所知,但铅已为生活带来太多便利:罐头、锅子、自来水管、油漆,就连汽油也因为加了四乙基铅而令汽车跑得更顺畅平稳,人们因而普遍相信厂商与专家所宣称的:高剂量的铅才会对人体造成危险。但如今派特森高度怀疑我们日常接触到铅的数量远超乎想像。

他先调查发现加州沿岸的海洋沉积物,发现其中的铅含量到了现代突然激增,而且海水表面的铅含量远远多于深海的铅含量。他猜测污染源就是含铅汽油。派特森继续上山下海,足迹遍及荒野,发现汽车排放出来的铅随着大气飘散各处。1965年,他发表论文公布他的调查结果,从此开启了一场艰苦的圣战。

就在论文刊登的第二天,四个来自石化工业的人来办公室找他。原来他的研究经费都是布朗教授帮他以探勘油脉的名义向石油基金会要来的,他们怎能忍受派特森如此倒打一耙!他们给了他两条路,乖乖回去研究地质学,石油基金会愿意全力赞助,否则马上断绝给他的经费。

派特森此时仍只是研究员,还没有可以确保未来衣食无虞的终身教授职,但他仍决心力抗到底。面对石油公司、石化工业、汽车公司等大型企业排山倒海的压力,面对议员与学者们的污蔑与讥讽,面对政府官员抱怨他危言耸听,派特森继续搜集更多证据。以他过去研究地球年龄时在微量测定上建立的公信力,加上瑞秋·卡森于1962年出版《寂静的春天》后,民众开始有了环保意识,派特森终于赢的这场圣战。

1970年,美国国会通过法案要求在1986年以前,逐年降低含铅汽油的比例至零(实际上直到1996年才全面禁用)。派特森持续调查饮食中的含铅量,促成立法禁止罐头、锅子、自来水管、油漆等器具使用铅,将铅赶出民众的生活。截至九○年代后期,美国人血液中的含铅量已减少80%;而各国也都纷纷效法强制规定,保护民众免于铅的毒害。

派特森不只测出地球的寿命,他也延长了下一代的寿命。

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