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

臺大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。這項突破將鈾–釷定年的可追溯年代上限從六十萬年前推進至八十萬年前，並大幅減少年代誤差，對地球科學與人類演化研究具有重大意義。相關成果已於 10 月 01 日刊登於國際頂尖期刊Science Advances《科學進展》。

鈾–釷定年法利用3種放射性同位素—鈾-238、鈾-234與釷-230的相對比例來計算地質樣品的年齡，目前廣泛應用於六十萬年以內的氣候演化、板塊碰撞與地震、考古學及人類學等領域。自1960年代問世以來，精確測量鈾-234與鈾-238的比例一直是個難題，因為自然界中鈾-234的含量只有鈾-238的萬分之一，想像一下，若將鈾-234的訊號比作一個國中生，那鈾-238的訊號就相當於兩座聖母峰疊加的超級巨人，如此懸殊的比例使得質譜儀測量極為困難；更何況，在測量時微弱的鈾-234總是被龐大的鈾-238訊號所干擾。雖然21世紀質譜技術進步顯著，但這個瓶頸使得鈾–釷定年法不能準確應用於比六十萬年前更早的年代。然而，六十萬至八十萬年間這一關鍵時期，既是現代氣候模式的成形階段，也是古人類演化的重要節點，卻因缺乏合適的放射性定年技術而難以深入探討。

胡訓銘博士後研究員表示，團隊利用臺大地質系的多接收電感耦合電漿質譜儀，首度以釷同位素來模擬鈾-238對鈾-234的干擾，並成功進行精確修正。這項技術讓鈾-234/鈾-238比例的測量精度提升到現有水準的近四倍，最佳可達±0.008%（十萬分之八）。憑藉這項突破性進展，團隊發現鈾-234的半衰期應修正為 245,670 ± 260 年，比既有數值增加約 50 年。若繼續沿用過去錯誤的數值，對五十萬年以上樣品的定年結果將造成數千年的偏差，進而影響對地質歷史與人類演化時間序列的正確判斷。

這項技術革新，對於研究近百萬年來的冰期/間冰期循環與氣候轉換等艱難議題，將提供重要的年齡依據，在早期人類（如直立人、尼安德塔人、丹尼索瓦人等）的演化與遷徙研究中，亦具潛在應用價值。此外，新方法在提升精度的同時，更大幅提高定年效率，所需樣品量僅為原本的三分之一，對於沉積速率極慢的礦物、古代遺骸及珍貴考古文物等微量樣品的研究尤為關鍵。

此研究由國科會個人與特約計畫、教育部深耕計畫下的臺大核心研究群計畫及永續地球尖端科學研究中心共同資助。此國際計畫由臺大地質系主導，匯集來自美國、澳洲及亞洲共11個研究單位參與。臺大地質系的研究成員除胡博士與沈教授外，還包括已畢業學生簡瑋頤，以及助理黃君瑗與呂佩芸等人。

研究成果全文：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu8117