太阳家族的年龄

我们已经知道太阳家族是怎样形成的了。那么，这个家族是什么时候出现的呢？这个问题实质上就是：太阳星云什么时候开始凝聚形成恒星？现代天文学告诉我们，答案是大约50亿年前，其他天体则大致上在这个时期几亿年之后形成。这是怎样知道的呢？放射性衰变能够告诉我们答案。

大自然中有一类元素，它们的原子核并不稳定，会自发地衰变成另外一种原子核，这样的元素被称为放射性元素。放射性元素有一个重要的特点：每经过一个确定的时间间隔，就有一半的原子核衰变掉，这个确定的时间间隔叫做这种元素的半衰期。利用放射性元素的这个特点可以精确地测量任何古老物体的年龄。

半衰期曲线横坐标是半衰期数，纵坐标是剩余百分数

在地球上有两种放射性同位素，铀235和铀238，它们的半衰期分别是7亿年和45亿年，每经过一个半衰期，这两种同位素的含量将有一半衰变成其他元素。今天，这两种同位素在地球上都有相当多的含量，在天然的铀矿石中，它们的含量比例稍微小于1比99。

由于铀是一种比较重的元素，它们必须在超新星爆发的过程中产生。这就意味着，自从产生这些元素的超新星爆发并污染了我们的星云以来，这两种同位素就不再产生，它们的含量只会由于放射性衰变而不断地减少。由于两种同位素的半衰期不一样，因此，它们在今天的含量比例与它们当初被产生出来时的含量比例以及之后经历的时间的长短有明确的关系。利用这个特点，可以精确地测量并计算出这两种同位素是什么时候产生的。为了简单起见，假定超新星爆发产生出数目相等的两种铀原子核，当然，这实际上并不是必定如此的。两种同位素的初始含量比例可以通过原子核物理的知识和超新星爆发模型做出估计。

我们先来看一看，当铀238有一半衰变掉的时候，铀235还有多少份额被保留下来。当铀238衰变掉一半的时候，铀235已经经历了大约6.5个半衰期，这时，它的原子核的数目就只有原来的90分之一了。于是，当铀238经历了一个半衰期的时候，两种铀的同位素的原子核的数目的比例就是1比45。由于铀235衰变得比较快，因此，这些元素从产生开始所经历的时间越长，两种原子核的数目的比例就越小。由于这两种元素在今天的含量比例小于1比99，由此可以推断，从这些铀原子核被产生一直到今天，所经历的时间肯定大于45亿年。如果铀235经历了8个半衰期，它的原子核的数目就只有原来的256分之一。这时，铀238大约经历了1.25个半衰期，原子核的数目大约是原来的2.4分之一。于是，两种铀原子核的数目的比例大约是1比110，这比地球上天然铀矿石中的比例略小一些。

于是，我们可以粗略地估算出，从这些铀原子核被产生一直到今天，铀235所经历的时间大约是8个半衰期，即大约55亿年。这就是污染太阳星云的超新星爆发距离今天的时间。这次超新星爆发的余烬经历了几亿年的漫长的旅程，到达了太阳星云的所在地，诱发了太阳星云的凝聚。当然，实际的情形比这里所做的简化要复杂得多，估算的方法也要复杂得多，不过基本的原则却是一样的。

通过以上简单的估算，我们得到这样一个结果：太阳星云在大约50亿年前开始凝聚形成恒星，之后再过几亿年，其他天体陆续形成。