空气的主要成分是氮气和氧气。在宇宙射线的作用下,氮原子会形成一种分子量是十四的碳同位素——碳-14。碳-14产生的速率与衰变的速率极为接近,所以直到近代,地球上碳-14的含量一直没有太大改变。
生物活着的时候会借着呼吸作用与自然界不断作碳之交换,体内的碳-14浓度与大气中保持一致,当生物死亡,遗骸形成一个封闭系统,其中的碳-14就只能按照其固有的衰变速率逐渐减少,而碳-12的含量保持不变。因此,只要测定其碳-14与碳-12的含量比例,按碳-14的放射性衰变公式计算,就能知道这个生物是什么时候死的。
这项技术也有不足之处。一是精度不够,年代越远误差越大,有时竟达到几百年;二是需要的样品量比较大。随着核物理学的发展,新的测定碳-14的方法使得样本量降到了几毫克,再辅以木轮年代校正曲线,测定年代误差减小到一两年。
碳-14能测定的样品只能是曾从大气中获取碳-14的有机物质,如木炭、木材、骨骼、纸张、皮革等;且碳-14测年法也只能准确测出五六万年以内的古物。对于年代更久远的古物,它是无法准确测定出来的。
(《光明日报》4.17 尹承龙)


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