7.6. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ В МЕТЕОРИТАХ

Ядерные реакции под действием космического излучения протекают на всех космических телах. Наиболее интенсивны они на поверхности метеоритов, а также астероидов и тех планет, которые не защищены атмосферой и магнитными полями. Накопление космогенных радионуклидов происходит в слое толщиной около 1 м. Поэтому их концентрация особенно велика в метеоритах небольших размеров, насквозь пронизываемых космическими лучами. Присутствие космогенных радионуклидов обусловливает постоянное накопление стабильных продуктов их распада, что приводит к изменению изотопного состава многих элементов в метеоритах. Особенно велики вариации изотопных составов благородных газов. Средние величины отношений изотопов в железных метеоритах отличаются от аналогичных величин для земной атмосферы: 20Ne/ 22Ne, 36Ar/ 38Ar - в 10 раз, 21Ne/ 22Ne -в 30 раз, 3Не/ 4Не - в 2,5- 105 раз (Лаврухина, 1972).

Количество космогенного радионуклида, образовавшегося при облучении метеорита за время t потоком космического излучения постоянной интенсивности, можно рассчитать из уравнения (Фор, 1989)

Npλ = Pp (1 - et),(7.4)

где Np - число атомов данного радионуклида; Рр - скорость образования радионуклида; λ - константа распада; t - продолжительность облучения. В том случае, когда период полураспада радионуклида мал по сравнению с t, произведение λt велико и при увеличении времени облучения et будет стремиться к нулю. Тогда скорость распада радионуклида будет равна скорости его образования:

Npλ = Pp.(7.5)

В этом случае скорость распада космогенного радионуклида будет равна скорости образования его стабильного продукта распада Рс. Содержание стабильного нуклида будет описываться уравнением

Nc = Pct,(7.6)

178

где Nc, Pc, t - соответствующие величины числа атомов, скорости образования и времени накопления стабильного нуклида. Из отношения числа атомов любого стабильного нуклида к любому радионуклиду
Nс
Np
 = 
Pcλt
Pp
 можно рассчитать время облучения t:

t(
Nс
Np
) (
Pp
Pc
) λ-1.
(7.7)

Время t называют радиационным возрастом метеорита - временем его нахождения в космическом пространстве.

Помимо радиационного возраста по изотопным отношениям стронция, неодима, осмия, свинца и соответствующим материнским радионуклидам можно определить возраст кристаллизации соответствующих пород родительских тел метеоритов (см. гл. 4). Обычно первичный возраст метеоритов близок к возрасту Земли (4,6 · 109 лет) и существенно больше радиационного.

При расчете радиационного возраста определить отношение скоростей образования нуклидов бывает сложно. Обычно это отношение хорошо аппроксимируется отношением сечений соответствующих реакций Рp/ Рс σр/ σс, если используемые нуклиды имеют близкие массовые числа и образовались на одних и тех же ядрах-мишенях. Сечения реакций определяют экспериментально либо расчетным путем. Такими парами, используемыми для определения радиационного возраста метеоритов, являются: 80Кr (стабильный) и 81Кr (радиоактивный), 3Не и 3Н, 41К и 40К и др. Численные значения радиационного возраста метеоритов варьируют в широких пределах: от < 0,20 · 109 до 1 · 109 лет (Фор, 1989).

После падения метеоритов и прекращения их интенсивного облучения находящиеся в них радионуклиды распадаются в соответствии со своими периодами полураспада. Зная равновесную активность радионуклида A0 и современную активность А, можно рассчитать земной возраст метеорита - время с момента его падения t:

t
1
λ
 ln (A0/ A).
(7.8)

Для определения земного возраста часто используют радионуклиды 14С, 16Al, 36Cl, 53Мn и др.

179



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved