115學測自然 第55題 詳解
隕石定年・前太陽 · 單選 · 題目出處:115 學年度學科能力測驗 自然考科(大學入學考試中心)
答案(B) 此礦物是比太陽系形成時間更早的結晶產物看逐步解析 ↓
題目
〔54–56 題為題組〕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(放射性元素與半衰期):鈾238 → 鉛206,半衰期 45 億年;銣87 → 鍶87,半衰期 500 億年;碳14 → 氮14,半衰期約 6 千年。
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。假設某科學家在對某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
表 11(放射性元素與半衰期):鈾238 → 鉛206,半衰期 45 億年;銣87 → 鍶87,半衰期 500 億年;碳14 → 氮14,半衰期約 6 千年。
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。假設某科學家在對某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
逐步解析
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1
先抓題目重點
這題在考隕石定年的判讀。題幹已提示:隕石中偶爾會有來自太陽系外的物質,所以定到「超過太陽系年齡」不一定是錯誤,可能是樣本本身就比太陽系更早。 -
2
理解定年原理
放射性定年是利用母元素衰變成子元素的比例回推時間,前提是礦物形成後沒有被重置。若測到的顆粒本來就是太陽系形成前就存在的結晶,算出比太陽系更老的年齡就合理。 -
3
對照題幹關鍵字
題幹明講「偶爾也會有一些來自太陽系外的物質」,這正是在暗示前太陽顆粒。這類顆粒是太陽系誕生前,別的恆星環境中先形成的固體,後來才混入隕石。 -
4
逐項判析
(A) 錯。半衰期若被低估,依公式 ,算出的年齡會偏小,不會偏大。
(B) 對。若該礦物是比太陽系形成更早的結晶產物,測得超過太陽系年齡完全可能。
(C) 錯。題幹已說挑選的是未被後續作用重置或改變的礦物;若有地球風化或水作用汙染,通常會造成數據失真,但不是最合理的主因。
(D) 錯。太陽系年齡是多種證據交叉驗證的結果,單一樣本異常不足以推翻整體年代架構。
(E) 錯。『與地球上類似的礦物』不代表更老,這兩者沒有必然因果關係。 -
5
鎖定正解
因此,能合理解釋「超過太陽系年齡」的最可能原因,就是樣本屬於太陽系形成前的結晶產物,也就是選項 (B)。
答案
(B) 此礦物是比太陽系形成時間更早的結晶產物
關鍵觀念:#放射性定年 #半衰期 #前太陽顆粒
常見卡點
最容易誤選 (C),把「定年異常」直接聯想到地球風化或水作用汙染;但題目已先排除被重置的礦物,真正關鍵是樣本可能來自太陽系外。
還是卡住嗎?
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