지구 의 나이 를 측정 하 기 위한 첫 단계 로 패터슨 은 화성암 속 에 흔히 들 어 있 고 보석 으로 도 사용 되 는 지르콘 광물 속 에 포함 돼 있 는 납 을 측정 했 다 . 패터슨 은 화학자 였 고 , 지질학 이나 광물 분리 법 에 대해서 는 아 는 것 이 전혀 없 었 다 . 그렇지만 보통 의 화성암 은 마그마 가 굳 어 만들 어 지 며 , 그 속 에 는 지르콘 결정 이 극소량 포함 된다 . 지르콘 결정 속 에 는 우라늄 이 들어갈 수 있 는데 , 처음 에 그 우라늄 은 납 을 무시 할 정도 의 양만 포함 하 고 있 다 . 그러나 오랜 세월 이 흐르 면 , 우라늄 이 붕괴 하 여 납 으로 변한다 . 브라운 은 패터슨 에게 오늘날 의 암석 속 에서 납 동위 원소 들 의 비율 을 알아내 려면 , 지르콘 속 에 들 어 있 는 다양 한 납 동위 원소 들 의 양 을 측정 해 보 라고 말 했 다 . 지구 상 에 존재 하 는 보통 암석 들 중 방사성 연대 측 정법 으로 그 연대 가 측정 된 것 은 극소수 에 불과 했으며 , 그것 들 은 희귀 한 우라늄 광상 에서 나온 그램 단위 의 광물 표본 이 었 다 . 지르콘 결정 은 핀 대가리 만 한 크기 에 불과 한데 , 그 속 에 들 어 있 는 우라늄 은 몇 ppm 밖에 되 지 않 았 고 , 우라늄 이 붕괴 하 여 생성 되 는 납 은 다시 그것 의 극히 작 은 부분 에 불과 했 다 . 패터슨 은 납 시료 를 이전 에 관찰 돼온 것 보다 천 배 나 더 작 은 단위 로 분석 할 수 있 는 기술 을 개발 해야 했 다 .