文章專區

臺灣大學地質系博士後研究員胡訓銘與國家講座教授沈川洲領導的國際團隊，成功突破自1960年以來鈾同位素測量精度的技術瓶頸，重新計算出更精確的鈾－234半衰期。這項成果使得鈾－釷定年法的可追溯年代上限顯著提升，並大幅降低年代誤差，對地球科學與人類演化研究意義重大。相關成果已於今（2025）年10 月 1 日刊登於國際頂尖期刊《科學進展》（Science Advances）期刊。

放射性定年法是科學家重建地球歷史的重要工具。鈾－釷定年法利用鈾－238、鈾－234與釷－230三種放射性同位素的相對比例，推算礦物、化石或碳酸鹽岩等樣品的形成年代。這項技術目前已被廣泛應用於氣候演化、板塊活動與人類學研究。然而，自1960年代問世以來，精確測量鈾－234與鈾－238的比例始終是一大難題。由於自然界中鈾－234的含量僅為鈾－238的萬分之一，訊號微弱又容易被強烈的主訊號掩蓋，就像要在交響樂團中辨識一名國中生的細語，十分困難。這樣懸殊的比例也使得質譜的測量誤差難以消除，進而限制了鈾－釷定年法的時間上限。

這次研究團隊靈活運用臺大地質系的多接收電感耦合電漿質譜儀（MC-ICPMS），首度以釷同位素模擬鈾－238 對鈾－234 的干擾，並建立精密修正模型，成功「還原」出原始訊號。這項技術讓鈾－234／鈾－238 比例的測量精度提升至現有水準的近四倍，最佳可達±0.008%（十萬分之八）。

研究結果顯示，鈾－2 3 4 的半衰期應修正為2 4 萬5670±260年，比現行標準值長約50年。這項更新看似微小，卻極為關鍵。若繼續沿用舊數值，對50萬年以上樣品的定年結果可能產生數千年的偏差，導致地質年代與人類演化時間序列出現系統性錯誤。藉由這項校正，鈾－釷定年法的可追溯時間上限延長至約80萬年前，使科學家能首次精確探討冰期循環與古氣候變化中長期的關鍵轉折。

沈川洲說明，這項技術突破為研究近百萬年來的氣候節律與地球環境轉換提供了全新時間框架。以往，60∼80萬年前的地質紀錄因缺乏可靠的定年方法而被視為「時間盲區」，但此一關鍵時期卻是現代氣候模式的成形階段，也是古人類演化的重要節點，但卻因缺乏合適的放射性定年技術而難以深入探討。如今，這個空白被成功填補，未來科學家得以重新校準全球古氣候資料，並進一步釐清冰期為何週期性出現等長久問題。

此外，新的測量技術不僅提升了精度，定年的效率也顯著提高，所需樣品量僅為以往的三分之一，對於沉積速率極慢的碳酸鹽礦物、古代遺骸與珍貴考古文物等微量樣品研究，將發揮關鍵作用。此成果不僅讓地球時間軸更為清晰，也為早期人類（例如直立人、尼安德塔人與丹尼索瓦人）演化與遷徙研究開啟新篇章。

新聞來源
國立臺灣大學（2025年10月8日）。臺大團隊精準改寫鈾-234半衰期 開啟地球與人類史測年新紀元。國立臺灣大學焦點新聞，https://www.ntu.edu.tw/spotlight/2025/2414_20251008.html。