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科學家如何确定行星的年齡?他們是如何解決這個問題的?

作者:正能量王霅
科學家如何确定行星的年齡?他們是如何解決這個問題的?

嗯,這肯定不像在 Tinder 上向右滑動那麼容易。你需要一些嚴謹的科學技能和一些奇特的裝置來弄清楚一塊漂浮在太空中的岩石有多老。

我們需要了解行星是由具有不同年齡的不同材料組成的。其中一些材料稱為同位素,它們是同一進制素的原子,其原子核中具有不同數量的中子。

其中一些東西是穩定的,這意味着它們不會随着時間的推移而改變,而另一些則不穩定,這意味着它們會以可預測的速度衰變成其他元素。

該速率稱為半衰期,即同位素一半原子衰變所需的時間。

通過測量岩石或礦物樣品中母同位素(衰變的同位素)與子同位素(衰變形成的同位素)的比率,科學家可以計算出樣品形成或上次加熱的時間。

這稱為放射性測年,它是測定行星或任何其他天體日期的最可靠方法。

科學家如何确定行星的年齡?他們是如何解決這個問題的?

但并非所有同位素都适合測定行星年代。

  • 有些的半衰期很短,這意味着它們衰減得太快而無法發揮作用。
  • 有些的半衰期很長,這意味着它們衰變太慢而無法檢測到任何重大變化。
  • 有些會受到外部因素的影響,例如溫度、壓力或宇宙射線,這些因素可能會改變其衰變率或污染樣品。
科學家如何确定行星的年齡?他們是如何解決這個問題的?

如果你想确定像地球或火星這樣的岩石行星的年代,你可能需要使用鈾、钍、鉀、铷或钐等元素的同位素,這些元素存在于火成岩(由岩漿或熔岩形成的岩石)中。

這些同位素的半衰期從數百萬年到數十億年不等,涵蓋了太陽系中大多數行星的年齡範圍。

但如果你想确定像谷神星這樣主要由冰和岩石構成的矮行星的年代,你可能需要使用氧或氫等元素的同位素,這些元素存在于水分子中。

這些同位素的半衰期較短,從數千年到數百萬年,更适合對經曆過近期地質活動或加熱事件的物體進行測年。

科學家如何确定行星的年齡?他們是如何解決這個問題的?

确定行星日期的最常見方法之一是使用星曆表,它是列出每個行星在特定日期和時間的狀态的表格。

天文軟體還可以用于生成特定日期和時間的星空圖。該軟體使用與星曆相同的資料,但它以圖形格式呈現,更易于了解。

科學家們首先是如何獲得這些資料的呢?

  • 雷達測距(從物體反射無線電波并測量它們傳回所需的時間)
  • 雷射測距(使用雷射代替無線電波)
  • 多普勒光譜(測量物體由于其運動而發射或反射的光的波長變化)
  • 淩日光度測定(當物體經過恒星前方時測量恒星光線的變暗程度)
  • 引力透鏡(測量物體重力引起的光彎曲)。

将這些技術與數學模型和實體定律相結合,使科學家能夠高精度和準确地計算行星和其他天體的軌道參數和距離。

然後,這些參數和距離可用于根據行星的形成曆史和演化來估計行星的年齡。

根據谷神星的軌道特征及其與小行星帶其他天體的相似性,谷神星的年齡可确定為 45.73 億年。

科學家認為,谷神星是由早期太陽系中較小天體的吸積形成的,但其生長因木星的引力影響而停止。

由于放射性衰變或融化其部分冰層和岩層的撞擊,谷神星也經曆了一些加熱事件。

科學家如何确定行星的年齡?他們是如何解決這個問題的?
是以,将谷神星目前的軌道群組成與其他小行星以及行星形成和演化模型進行比較,科學家可以推斷谷神星達到目前狀态是多久之前的事。

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