碳14測年 ——12月23日科學史上的今天

2018-12-24作者:科學π工作室 編著編輯:書問閱讀



在每一種動物或植物的體內,都存在一種特殊的放射性物質,它們能像計時表那樣,隨時準備著倒計時。聽起來很神奇,其實這是一種正常的自然現象,這種放射性物質就是碳14(14C)。碳14進入動植物體內是一個曲折的過程,這個過程就叫“全球碳循環”,或“生物圈碳交換”。


碳有好幾種同位素,碳12和碳13都很穩定,唯獨碳14具有放射性。它每5730年衰減為原來的一半,這就是它的“半衰期”。碳14的形成歸咎于宇宙射線。在大氣中,宇宙射線粒子經過多次碰撞,形成了慢中子,它們與大氣氮原子相互作用后,氮原子放出一個質子,就變成了碳14。碳14不斷在大氣中形成,它們經過與氧結合,形成二氧化碳,碳14就以二氧化碳的形式進入了“全球碳循環”。


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當動植物呼吸,或者動物吃植物時,都會吸收其中的碳14,碳14就在動植物體內儲存起來,最后達到了平衡。動植物死亡后,呼吸停止,吃植物的行為也停止,與生物圈的碳交換也就停止了。于是,死去動植物體內的碳14不再維持平衡量,碳14因其放射性開始減少,即每5730年減少一半,因此,從體內殘存的碳14含量,就可以推測動植物體內碳14開始減少的時刻,由此推斷死亡的時間。然而動植物體內碳14的存量有限,用這種方法只能推測到6萬年的時間。


碳14測年的方法最早是由美國化學家威拉得·利比等人發現的。1949年12月23日,利比的研究結果發表在《自然》雜志中。利比所開創的碳14測年法由于其簡便和準確性,很快地引起了考古學和地質地理學界的注意。由于這一成果,利比獲得了1960年的諾貝爾化學獎。



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