尽管钻石可能是最坚硬的宝石,但锆石能够保存得更为久远。锆石(同时也是12月的生日石)是地球上已知的最为古老的矿物。在澳大利亚,一些锆石甚至能够追溯到超过40亿年前。不过,锆石可不仅是古老。就像年轮一样,锆石可以记录时间,揭示出周围岩石的年龄以及它们所经历的地质活动。多亏了锆石,研究者们得以了解行星的起源,推断出大陆从海洋中升起的时间,甚至还有可能发现藏在地表下的珍贵矿物。
锆、硅、氧三种元素在岩浆或变质岩中结晶形成锆石矿。随着时间的作用,冷热交替使得晶体周围长出新层,就像涂上一层又一层的油漆。一些元素(如铀元素)的原子与锆原子酷似,因此在晶体结构中能够取代后者。如果这些原子具有放射性,那么它们就会在可预测的放射衰变过程中缓慢转变成其他元素(例如铅)。这时,晶体会成为一种“时钟”。
举例来说,利用激光轰击锆石晶体或者将其用酸溶解测定铀铅比,科学家们能够以极高的精度估测古地质活动发生的时间。锆石“是一种铀-铅衰变系统的完美矿物”,雷明克说道,“而铀-铅衰变系统就像是上帝送给地质年代学科的礼物。”因为锆石对于熔化、碎裂和侵蚀具有极强的抗性,所以这可以让研究者确定这颗星球上一些最为古老的事件的年代。锆石研究是我们探索早期地球知识的最前线,这是让我们理解自己的起源所做的尝试之一。
锆石晶体在时间上的演变展示了其在地质过程中的重要作用。锆石和一粒沙子差不多大。研究者们经常需要在几公斤的岩石中收集、碾压、过滤,才能得到一个大小合适的样品。不过,有了改良激光技术和更灵敏的分析仪器的加持,锆石溯源工作变得更加容易且精准。这意味着科学家们能够用更少的晶体得到更多的信息。科学家们从这些微小的时钟里分析得到的东西包括行星的诞生、大洲的形成、生命最早的迹象、火山的威胁以及贵金属的吸引力。
锆石几乎可以被认为是科学家们的“水晶球”,传递着有关过去、现在和未来的丰富信息。