碳-14 古生物年龄“时钟”

    很多古代动物、植物或人类遗骸在被发掘后，都需要由考古学家鉴定它们所属的年代。考古学家如何准确推断这些生物究竟生存于哪个时代呢？有一种非常科学的方法，能够帮助考古学家解开古生物年龄之谜，这种科学方法就是碳-14年代测定法。

    碳-14是碳原子的一种放射性同位素，它是宇宙射线撞击空气中的氮原子而形成的。在大气中，每一万亿个二氧化碳分子里就有一个放射性碳-14，植物从大气中吸收二氧化碳时就吸收了碳-14，人和动物吃进植物（食物）的同时也就吸收了碳-14。只有当一个生物体死亡后，它才不再吸收碳-14。于是，碳-14像其他放射性元素一样，开始以稳定而均匀的速度衰减，其半衰（减）期为5730年，即每过5730年后，就有一半的碳-14消失，11460年后，只剩下四分之一的碳-14。而把活的或刚死亡的同类生物样品的碳-14含量作为标准，就可以借此测定出几万年前生物生存的精确年代。不仅如此，科学家还可测出任何由植物做成的东西的年龄，例如，房屋、羊皮纸卷手稿、衣服、纸张以及煤屑等。小小的碳-14原子的确派上了大用场。

    发现这一自然奥秘并用实验加以证实的人，是美国科学家威拉德·弗兰克·利比（1908-1980）。他从宇宙射线和人工核反应的研究中得到启发，认为自然界存在生成碳-14的条件，有可能检测出来。1947年，利比在实验室里终于找到了一种解决检测碳-14的方法：燃烧样品，使其转化为二氧化碳气体，用辐射计测定二氧化碳中碳-14的数量。由此，利比建立了碳-14测定年代的方法。

    1950年利比又用这种方法测定了金字塔的建造年代，竟奇迹般地与历史文献记载吻合。

    1960年，鉴于利比发现碳-14年代测定法，为人类创造出独特的计时工具——“考古学时钟”，他被授予诺贝尔化学奖。

    由于碳-14年代测定法依据的是原子核的变化，不受周围环境的物理、化学条件影响，而碳-14的半衰期（5730年）正适用于对几千年到几万年前的标本进行测定，另外，一些含碳的物质，如木、草、贝壳等动植物遗骸在古代遗址中普遍存在，获取标本很方便。因此，碳-14年代测定法被广泛应用于史前考古学和第四纪晚期地质学的研究。

    不过，碳-14年代测定法只能用于死去数万年内的生物。对于一些死去已有几百万年甚至数亿年的生物，由于历经太多的半衰期，这些生物遗骸中的碳-14含量已经低到无法测量，因此，也就不能用这种方法来测量这些生物生存的年代了。