測定太陽系的年齡需要幾個步驟

黃淑芬

測定太陽系的年齡需要幾個步驟？這個問題太深奧了。太陽系可是一個龐大的家族，而且各類行星都是以太陽為中心。要想弄清楚太陽的年齡，還是去找科學家吧，來看看科學家需要幾個步驟。

首先，科學家會找出太陽系這個大家族中最年長的一個天體，或者說最年長的一塊物質，然后計算出它的年齡，那么也就能夠得出太陽系相近的年齡。

要想知道誰是太陽系中最古老的天體，首先要清楚太陽系是怎么形成的，才能知道誰先誰后?？茖W家們假設一團致密分子云的核心區坍塌后形成了原恒星，這就是早期的太陽，那時候太陽周圍沒有現在的行星，但有一個圍繞它旋轉的扁平吸積盤，也叫原行星盤。原行星盤中包含大量的氣體和少量的塵埃，這些塵埃從幾微米的微粒逐漸凝聚成幾百米到幾千米這樣大小的星子，然后這些星子聚在一起，又合成了巖質行星。氣體盤消散后，巖質行星經歷許多年后的變化，最后變成了我們今天看到的包括地球在內的若干行星。這個結果提醒我們，如果能測定地球的年齡，那么太陽系的年齡也就可以測定了。

隨著居里夫婦提煉出了放射性元素，科學家們開始利用放射性元素的衰變來推測地球的年齡。這個計算法引起了化學家哈里森·布朗的興趣，因為哈里森正在做一項關于測定地質年齡的工作，他決定利用鈾同位素的超長半衰期來測定地質年齡。于是，鈾閃亮登場。可是，哈里森還沒開始就卡住了，因為測量這些數據需要一個知道光譜學的人。哈里森選來選去，最后選了自己的學生克萊爾·帕特森加入他的隊伍。

克萊爾接到任務后，馬上開始投入研究。鈾鉛測年法的原理說起來并不復雜，如果能精確測出一塊石頭中含有多少鈾和鉛，并且知道這些鉛中有多少是鈾衰變而來的，衰變的速率是多少，理論上就能算出這塊石頭形成于多少年前。

可是，問題來了。得到標本后，怎么確定當中有多少鉛是從鈾衰變而來的？經過反復對比，克萊爾把目光放在了隕石上。

1953年，克萊爾拿到了代亞布羅峽谷的隕石標本。隨后，他測出其中的238U/204Pb比值僅為0.025，說明這塊隕石的鈾含量極少，鈾元素的衰變不會對原始鉛同位素的比值產生很大影響。克萊爾將這個比值作為該隕石的初始鉛同位素比值，并假設地球和隕石的鉛同位素比值具有同樣的演化軌跡。最后，他得出了地球的年齡大約是41億至46億年。

但是，克萊爾還是覺得這個結果不夠精確，他又測定了含有大量鈾和少量鉛的隕石中的鉛同位素比值。最后，結合各種數值，再利用等時線法，他得出了一個更為精確的地球年齡——45.5（±0.7）億年，這個數字離確定太陽系的年齡只剩下最后一步了。

科學家找到了比地球更加古老的，在原行星盤還未消散時就已經形成了的那些物質，它們就是包裹在碳質球粒隕石中的太陽系最古老的一類物質，一種稱作鈣鋁包裹體的結晶。借助同位素衰變理論、質譜儀和隕石，科學家經過漫長的努力，逐步揭開太陽系形成的歷史——太陽系經歷了40多億年的時間才變成今天這個樣子。

你看出來了嗎？其實用三個大步驟就可以測定太陽系的年齡。