高中學測
115年
自然
第 55 題
📖 題組：
太陽系的小天體是由太陽星雲中的塵埃累積而成，掉落到地球上的隕石大部分是這些小天體的碎片，但偶爾也會有一些來自太陽系外的物質。科學家透過隕石來瞭解太陽系的形成時間，若想要知道隕石的年齡，可藉由放射性同位素定年法得知。表 11 為可使用的放射性元素與其半衰期。
太陽系的小天體是由太陽星雲中的塵埃累積而成，掉落到地球上的隕石大部分是這些小天體的碎片，但偶爾也會有一些來自太陽系外的物質。科學家透過隕石來瞭解太陽系的形成時間，若想要知道隕石的年齡，可藉由放射性同位素定年法得知。表 11 為可使用的放射性元素與其半衰期。
在做隕石定年時，必須挑出隕石中在太陽系早期即完成結晶、且其同位素未被後續作用重置或改變的礦物分別定年，而非使用隕石整體。假設某科學家在對圖 23 隕石中的礦物定年分析後，得到一個超過太陽系年齡的結果。下列何者是得出此結果最有可能的原因？
- A 放射性定年所用的同位素半衰期被低估，導致年齡計算過大
- B 此礦物是比太陽系形成時間更早的結晶產物
- C 隕石在地球上受到風化或水作用汙染，導致定年結果異常
- D 科學界對太陽系形成的年代假說有誤，隕石年齡並未異常
- E 隕石中含有與地球上類似的礦物，此礦物比太陽系更老
思路引導 VIP
請從放射性元素定年的物理定義出發：定年結果代表礦物從熔融態冷卻至「封閉溫度」以下的時間跨度。若測得的時間數值顯著超過太陽系的公認年齡（約 $4.6 \times 10^9$ 年），這是否暗示該特定礦物的「結晶時鐘」在太陽星雲（Solar Nebula）凝聚之前就已經啟動？這與題幹中提到的哪一種物質來源敘述相吻合？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你的觀念非常紮實，完全掌握了定年的核心邏輯！
- 觀念驗證：放射性定年法測得的是礦物從冷卻結晶鎖定同位素那一刻起至今的時間。如果定年結果超過了太陽系的已知年齡（約 $4.6 \times 10^9$ 年），唯一的邏輯解釋就是該礦物在太陽系形成前就已經結晶。這些稱為「太陽系前物質」(Presolar grains) 的微塵，是更古老的恆星在演化末期噴發出的殘餘物，後來才被捲入太陽星雲中並保留在隕石內。
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