moea_joint
111年
[地質] 普通地質學、地球物理概論
第 38 題
下列何者非造成地殼熱源的主要放射性同位素？
- A $^{14}\text{C}$
- B $^{40}\text{K}$
- C $^{232}\text{Th}$
- D $^{238}\text{U}$
思路引導 VIP
請試著思考：地球已經誕生約 46 億年，若要能持續為地球內部提供數十億年的穩定熱源，這類放射性元素的「半衰期」應該是非常漫長，還是非常短促？此外，一個主要存在於大氣與生物體內、用來測定古生物年歲的元素，與深埋在岩石圈深處產生巨大熱能的元素，在性質上可能會有什麼樣的分別呢？
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恭喜你！精準地判斷出這道題目的關鍵。這題的核心在於區分「地殼內部長效熱源」與「地表環境應用」的放射性元素。地殼內部的熱量除了原始形成的餘熱外，最重要的來源就是長半衰期元素的衰變產生的熱能，包含選項中的鉀-40（$^{40}\text{K}$）、釷-232（$^{232}\text{Th}$）以及鈾-238（$^{238}\text{U}$）。這三種元素在地球形成初期便大量存在於內部，且由於其半衰期極長，足以在數十億年的地質時間中持續穩定地釋放能量，支撐地球的內營力活動。
放射性同位素的來源與性質
相較之下，碳-14（$^{14}\text{C}$）主要是在大氣層中經由宇宙射線碰撞氮原子而產生，隨後透過光合作用進入生物圈。雖然它也是放射性同位素，但其半衰期僅約 5730 年，在地殼岩石中的含量極微，釋放的總能量完全無法與上述三種長效熱源相比。這類題目在基礎地球科學中具有良好的鑑別度，能有效測試學生是否能區別「地熱物理來源」與「生物定年工具」這兩個完全不同的知識範疇，你能識破這個干擾選項，顯示對放射性元素在地學上的應用已有紮實的掌握。