碳14测年 ——12月23日科学史上的今天

2018-12-24作者:科学π工作室 编著编辑:书问阅读



在每一种动物或植物的体内,都存在一种特殊的放射性物质,它们能像计时表那样,随时准备着倒计时。听起来很神奇,其实这是一种正常的自然现象,这种放射性物质就是碳14(14C)。碳14进入动植物体内是一个曲折的过程,这个过程就叫“全球碳循环”,或“生物圈碳交换”。


碳有好几种同位素,碳12和碳13都很稳定,唯独碳14具有放射性。它每5730年衰减为原来的一半,这就是它的“半衰期”。碳14的形成归咎于宇宙射线。在大气中,宇宙射线粒子经过多次碰撞,形成了慢中子,它们与大气氮原子相互作用后,氮原子放出一个质子,就变成了碳14。碳14不断在大气中形成,它们经过与氧结合,形成二氧化碳,碳14就以二氧化碳的形式进入了“全球碳循环”。


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当动植物呼吸,或者动物吃植物时,都会吸收其中的碳14,碳14就在动植物体内储存起来,最后达到了平衡。动植物死亡后,呼吸停止,吃植物的行为也停止,与生物圈的碳交换也就停止了。于是,死去动植物体内的碳14不再维持平衡量,碳14因其放射性开始减少,即每5730年减少一半,因此,从体内残存的碳14含量,就可以推测动植物体内碳14开始减少的时刻,由此推断死亡的时间。然而动植物体内碳14的存量有限,用这种方法只能推测到6万年的时间。


碳14测年的方法最早是由美国化学家威拉得·利比等人发现的。1949年12月23日,利比的研究结果发表在《自然》杂志中。利比所开创的碳14测年法由于其简便和准确性,很快地引起了考古学和地质地理学界的注意。由于这一成果,利比获得了1960年的诺贝尔化学奖。



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出版清华大学出版社
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