太陽系仍處在嬰兒期
據(jù)《連線》網(wǎng)站報道，近日，美國科學(xué)家稱，需要改寫推導(dǎo)太陽系年齡的公式。最新測量數(shù)據(jù)顯示，公式中的一個假定是錯誤的：即某種鈾的同位素在隕星中出現(xiàn)的相對值總是相同的。
亞利桑那州立大學(xué)的格雷戈里稱，“自上個世紀(jì)五十年代以來，甚至更早，無人能夠探測到鈾數(shù)量的差別，現(xiàn)在我們能夠測量出其微小的差異。”以前估計太陽系年齡大約是40.5億年，這個數(shù)字不夠精確，顯示不出100萬年的差別，但最近科學(xué)家進(jìn)行了更詳細(xì)的計算，結(jié)果得出太陽系年齡大約是45.672億年。按照這個比例，100萬年仍舊是一眨眼的瞬間，代表了45.66億—45.67億年之間的差別，但是這點差別對于理解嬰兒期太陽系非常重要。
這項研究還發(fā)現(xiàn)了支持這一觀點的證據(jù)，即在太陽系誕生之前附近有一顆低質(zhì)量的超新星爆炸了，為行星的形成提供了重元素。地球化學(xué)家通過測量大量放射線同位素來得知巖石的年齡，放射性同位素是有著不同原子質(zhì)量的同一元素的變體，隕星中的部分被稱為富鈣富鋁難熔包裹體。這些包裹體被認(rèn)為是最初的固體，它們濃縮了產(chǎn)生太陽和行星的冷卻氣體云。
因為放射性元素以特殊的衰變速率從母同位素衰變至子同位素，科學(xué)家能夠通過比較每個同位素的含量來判斷巖石的年齡。目前可接受的太陽系年齡計算得自于兩種同位素的比較，即隕星中的鈾238同位素衰變成鉛206，鈾235同位素衰變成鉛207。這種比較依賴于鈾238和鈾235的比率。早期比率的計算提出了相同的數(shù)字：137. 88。這種比率是常數(shù)的假設(shè)使計算簡單化，允許科學(xué)家將兩種鈾值結(jié)合成一個單一數(shù)字，從公式中排出了變量。利用高精度計算使得鉛同位素測量比鈾同位素測量更容易，所以僅以鉛值為基礎(chǔ)進(jìn)行太陽系年齡測算被認(rèn)為是極度精確的。
懷疑鈾比率是常數(shù)有兩個原因。一是沒有理論支持這個假設(shè)。二是根據(jù)不夠精確的鈾同位素測量得出的結(jié)果與根據(jù)鉛同位素測量的結(jié)果不一致。格雷戈里說，“說真的，我們知道太陽系年齡是根據(jù)巖石年齡計算出來的，這是最基本的，我們都同意。”
為了驗證鈾比率是不是常數(shù)，格雷戈里和同事們從艾倫德隕星中提取富鈣富鋁難熔包裹體樣本，并測量鈾235和鈾238含量。先進(jìn)的技術(shù)使得他們的測量結(jié)果比以前的測量更加精確。格雷戈里實驗室和另外一名德國合作者實驗室的測量結(jié)果都顯示出，樣品中鈾235同位素過量。這意味著在確定早期太陽系物質(zhì)年齡前，未來的地球化學(xué)家不得不首先測量鈾235和鈾238的含量。
亞利桑那州立大學(xué)的地球化學(xué)家安巴爾表示：“并不是說測定太陽系年齡的過程不再有效，但如果你想利用這個同位素系統(tǒng)去得到真正精確的年齡，我們突然意識到，你需要考慮這個變量。”該研究小組還發(fā)現(xiàn)，額外的鈾235來自于放射性元素鋦的痕量，放射性元素鋦存在于早期太陽系中，并僅僅形成于某種類型的超新星爆炸。
芝加哥大學(xué)的安德魯·戴維斯教授稱：“這是人類前進(jìn)中的重要一步。過去已有許多不成功的試驗，但這次是成功的。我認(rèn)為這將成為解決難題的重要依據(jù)。”
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