宇宙线暴露年龄

[外文]：cosmic rays exposure age

陨石、宇宙尘、月球样品等地外物质受宇宙线辐照的时间，简称暴露年龄。

陨石从其母体中分裂出来，独立运行于行星际空间的漫长过程中，受到宇宙线的不断轰击，于是在陨石体内产生了以核散裂为主的反应，形成了数量繁多的宇宙成因核素（见宇宙线化学）。根据这些宇宙成因核素的含量和产率，可以确定陨石的宇宙线暴露年龄。

宇宙线暴露年龄的测定方法有3种：

（1）放射性－稳定核素对法 通常用核素对3H－3He、22Na-22Ne、26Al-21Ne、39Ar-38Ar、 40K-41K和81Kr-83Kr等计算暴露年龄t。

以22Na-22Ne核素对法为例：

式中22Nec为散裂22Ne的浓度（厘米3／克，标准态），ɑ22为22Na在样品中的放射性强度〔衰变数/（分·公斤）〕。这里假定22Na和22Ne的宇宙线散裂产率是相等的。

（2）散裂成因稀有气体法　常用3He、21Ne、38Ar、83Kr和126Xe等核素计算暴露年龄t。

式中Xc为散裂稀有气体浓度，S为样品中靶元素的百分含量，Ps为靶元素的稀有气体产率。

（3）宇宙成因放射性核素法　常用10Be、26Al、53Mn等核素的放射性强度的测量值与饱和值比较，利用放射性增长与衰变公式获取短暴露年龄（见宇宙线化学）。

大量的陨石暴露年龄数据表明（如图），不同类型陨石的暴露年龄的集中分布趋势不同，各个类型有各自的典型分布峰区。分布特征如下：石陨石为2×104～8.0×107年，典型值约1.0×107年。球粒陨石的暴露年龄：H群约8×106～1.4×107年，典型值4×106年；L群约5×106～1.2×107年，典型值5×106年；LL群的典型值约8×106年；大多数球粒陨石暴露年龄小于1.0×107年。无球粒陨石的暴露年龄：奥长古铜无球粒陨石约1.5～107年，钙长辉长陨石为5×106～1.1×107年，大多数无球粒陨石的暴露年龄大于1.0×107年。碳质球粒陨石的暴露年龄一般低于1.5×107年。典型的铁陨石的暴露年龄为5.00×108年，个别极端值为4×106年和 2.3×109年。中粒八面体铁陨石的暴露年龄为6.50×108年，IVA群八面体铁陨石约 4.00×108年，方陨铁小于3.00×108年，石铁陨石小于2.00×108年。

月球表面岩石和土壤长期受宇宙线照射，经散裂反应生成各种宇宙成因核素。可用与陨石同样的方法计算月球表面岩石和土壤的暴露年龄。

月岩暴露年龄的统计分析表明，大部分数据集中在2×107～2×108年之间。月岩暴露年龄反映了月球基岩或大岩块（几米大小）在经过大的碰撞以后打碎成小的岩石碎块(≤10厘米)，并暴露于月面浮土上部的时间。因此，可以通过暴露年龄研究月面上发生过的大碰撞事件和某些月坑的形成时间。

月球静海地区岩样的暴露年龄，高钾玄武岩组约为4.00×108年；低钾玄武岩组约 1.00×108年；高钾岩石约3.0×107年。表明静海至少经历了3次大碰撞事件。

月球土壤的暴露年龄反映月球表面浮土的平均暴露时间，其典型值为1.50×108～4.50×108年。月球海区土壤为 3.00×108～4.00×108年。明显高于月球高地2.10×108～2.60×103年的暴露年龄。

由于宇宙尘（包括深海沉积物中宇宙来源球粒）非常稀少，要测其宇宙成因核素的微弱含量十分困难。按测定的宇宙尘中宇宙成因放射性核素26Al、10Be、53Mn和59Ni的含量，估算出行星际空间宇宙尘的“平均”宇宙线暴露年龄约为3.2×106年。

参考书目

P.J.Jr.Cressy and D.D.Bogard， The Calculationof Cosmic-Ray Exposure Age of Stone Meteorites，Geochem.Cosmochem.Acat，Vol.40，No 9， pp. 749～762，1976.