我们知道碳有三种同位素,14C,13C,和12C
其中碳14是由宇宙射线轰击大气圈外层得氮原子而形成的,
碳14形成了以后被氧化形成二氧化碳,进入大气圈,水圈,生物圈等等圈层。
碳14的半衰期为5730年,也就是说经过5730年后原来碳14的含量只剩下一半了,再过5730年后就只剩一半的一半,虽然碳14不断地在衰减,但是新的碳14也在大气圈外层源源不断地产生,基本上可以“收支平衡”,使得大气圈内地碳14总体含量保持不变13.56dpm/gcarbon。大家可以想象一下,植物通过光和作用吸收二氧化碳,动物吃植物,还要呼吸。所以每个活着地生命体内的碳元素总在与外界进行交换,从而也保持了空气中基本的水平。一旦生命体死去了以后,它再也无法吸收新的碳14,而体内的碳14又在衰减。前面我们讲过放射性元素的衰变是时间的函数,碳14也不例外。不论刮风还是下雨,经过5730年后一半的碳14就会衰变为氮并释放出β粒子(一个电子)。所以我们就可以根据死亡生命体内碳14的含量得出其死亡的年龄。
经过5个半衰期之后,也就是不到三万年,碳14就会衰减到一半的一半的一半的一半的一半,呵呵,大概只有原来的1%了,再往后碳就变成死碳了,也就是说很难找到碳14的踪迹。因此碳十四测年的范围就很窄了只有大概五万年而已。
碳14:碳元素的一种具放射性的同位素
碳14测年,又称碳14年代测定法或放射性碳定年法,就是根据碳14衰变的程度来计算出样品的大概年代的一种测量方法。
这一原理通常用来测定古生物化石的年代。碳14测年法由美国芝加哥大学教授、加州大学伯克利分校博士威拉得·利比发明,威拉得·利比因此获得1960年诺贝尔化学奖。
碳14测年的原理:碳14由于受到宇宙射线中子对碳14原子的作用,不断地形成于大气上层。它在空气中迅速氧化,形成二氧化碳并进入全球碳循环。
动植物一生中都从二氧化碳中吸收碳14。当它们死亡后,立即停止与生物圈的碳交换,其碳14含开始减少,减少的速度由放射性衰变决定。放射性碳定年本质上是一种用来测量剩余放射能的方法。通过了解样品中残留的碳14含量,就可以知道有机物死亡的年龄。但必须指出的是,放射性碳定年结果表明的是有机物死亡的时间,而不是源自该有机物的材料的使用时间。