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元素的年龄

2007-2-28 14:58

  以上概略叙述了元素在恒星中的演化。根据B2FH理论,放射性元素是在恒星演化后期形成的。如果我们选两个半衰期不同的放射性同位素例如铀-235和铀-238,假定它们同时形成,形成的比例可由理论推算,可以简单认为是1比1。那么,由地球或其他宇宙天体中这两种放射性物质的现今比例,就不难推算出经过了多少年了。

  例如,在地球上铀-235对铀-238现今的比例已经是0.00725.而且科学家们已经测定:铀-235的蜕变常数是9.72×1010/年;铀-238的蜕变常数是1.54×1010/年,所以不难推算出铀元素生成到现在已经过了6.5×109年了(65亿年)。当然,这是元素的年龄下限,也就是说这是老一代恒星爆发为超新星到现在的年龄,再往前推算原始恒星的生成和演化的年龄,由之可以估算出银河系的年龄约为150亿年。或者说,这就是原始大爆炸到现在的年龄。

  如果我们银河系的初始状态全部是氢,那么第一代恒星应当全部由氢组成;第一代恒星死亡后,生成的各类元素弥散开来,使银河系的组成发生变化,于是再凝聚成的第二代、第三代恒星的原始组成就复杂了。我们的太阳现处于氢燃烧阶段,但已有铁等重元素,可以肯定它不是第一代恒星。而地球也只能是由第一或第二代恒星的残骸形成,地球的铁核、地球上的各种元素和放射性物质,都说明了这一点。这就是地球上为什么有这么多种元素的原因。

  在恒星中后期形成的重元素,实际上储存了恒星的能量,又以放射蜕变形式逐步释放,所以我们地球不仅享受着本代恒星——太阳供应的能,而且还在享受着前几代恒星留下来的“祖先遗产”。可以这样认为,地球是银河系物质演化高级阶段的产物。

  关于元素的起源和演化的学说,实际上还处于假说阶段,还有不少重要环节不很清楚。在这方面,天文学上的新发现还在不断丰富其内容。

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