科學家們如何確定太陽系的年齡?
科學家們已經對宇宙本身的年齡做出了一些相當確定的估計,揭示出它大約有138億年的歷史。據《Space》報導,這個數字是通過研究宇宙中天體的年齡和它的膨脹速度來確定的。利用宇宙中的天體不可能比宇宙本身更老的原理,科學家們對恆星進行研究,以幫助為這一確定提供一個起點。
美國宇航局(NASA)的威爾金森微波各向異性探測器(WMAP)和歐空局的普朗克航天器對大爆炸留下的宇宙輻射進行了研究、測量和繪圖。據歐空局稱,這樣做有助於確定宇宙的膨脹率,普朗克用它來確定年齡為138.2億年,WMAP為137.72億年。
科學家們知道,當宇宙出現時,其中的一切都不是自發出現的。超過1億個星系的形成需要額外的時間,這些星系中數量不可估量的太陽係也是如此。使用上面提到的同樣的邏輯,我們知道我們的太陽係不可能比宇宙更古老。但它到底有多年輕呢?
《Space》雜誌解釋了科學家們提出的關於太陽係是如何形成的理論。研究過比我們的太陽系年輕得多的天文學家們和物理學家們確定,這些系統是在大量塵埃和氣體集中在一起產生恆星時形成的。人們相信,我們的太陽也是這個過程的結果。
氣體開始迅速聚集在一起,密度越來越大。最終,這個氣態雲變得如此密集,以至於這個不斷增長的天體的一部分在自己身上塌陷。當內部的壓力達到一定程度時,核聚變發生了,氫被轉化為氦。這就造成了一股巨大的風,將其中剩餘的物質吹走了。在此基礎上,一顆年輕的恆星被創造出來。從這顆恆星剩下的物質被壓縮成一個圓盤,圍繞著新形成的太陽體旋轉。
我們太陽系中的一切都是從這個圓盤中創造出來的。行星、衛星和小行星都紮根於這個由剩餘恆星物質組成的圓盤中,這些物質最終會成群結隊並脫離,同時仍然保留著圍繞太陽生長的軌道。
斯坦福大學的太陽中心聲稱,由於太陽與曾經圍繞它旋轉的圓盤同時出現,我們可以通過簡單地研究圓盤本身曾經容納的核心物質來確定我們太陽系的年齡。他們研究的材料是什麼,以衡量我們這部分宇宙的年齡有多大?答案是隕石。
隕石被分析以確定兩種元素的放射性衰變:鉀和鈾。利用所有材料都會放射性衰變為單一同位素的知識,只需要確定隕石中材料的半衰期是多少。《Universe Today》討論了這些材料的半衰期可以達到7億到1000億年。他們使用放射性測年法來確定被分析的岩石最後一次“被融化或被擾動到足以使其放射性元素重新同質化”的時間。
通過使用這種技術,研究的隕石有46億年的歷史。以同樣方式研究的地球上的岩石被發現只有43億年的歷史。
由於這些隕石是由與太陽同時產生的圓盤形成的,它們的年齡將是相同的。這使得科學家們確定太陽系的年齡大約為46億年,而且還在不斷增加。