pangenes.ru

Что такое радиоуглеродное датирование?

Углерод необходим для органических объектов, на нем основана вся жизнь на Земле. Если бы не дружественность углерода, простая органическая материя не смогла бы развиться, чтобы достичь необычайной, непостижимой сложности, которой она может похвастаться: сложности разработки системы ощущения, дыхания, переваривания, выделения, и даже система мышления.
Как и большинство химических элементов, углерод имеет изотоп, причем, он радиоактивен. Измерение количества этого радиоактивного углерода в органическом веществе позволяет нам определить его возраст; такой метод называется радиоактивным углеродным датированием или, проще говоря, углеродным датированием.

Радиоуглеродное датирование - это система для определения возраста объекта, использующая для содержания природного материала свойства радиоактивного изотопа углерода(С14).
Система была создана Уиллардом Либби(за которую он получил Нобелевскую премию) в конце 1940-х годов и вскоре превратилась в стандартный инструмент для археологов.

Углерод-14

У углерода есть брат-близнец, о котором мало кто знает. Наша планета постоянно подвергается воздействию высокоэнергетических космических лучей, выбрасываемых Солнцем. Эти лучи, которые изобилуют нейтронами, реагируют с азотом в нашей атмосфере с образованием атомов углерода-14 или C-14, изотопа углерода-12 или C-12.

Атом азота превращается в изотоп углерода путем присоединения нейтрона

Углерод C-12 и его изотоп обладают одинаковыми электронными свойствами, но разными физическими свойствами. Это происходит потому, что оба элемента содержат одинаковое количество протонов и электронов, но разное количество нейтронов. Затем близнецов идентифицируют по разным обозначениям, выделяя количество нейтронов, которое добавляется к символу элемента: C-12 имеет 12 нейтронов, а C-14 - 14 нейтронов; оба, однако, имеют по 6 протонов и электронов.
Ключевыми особенностями C-14 являются то, что он радиоактивен, а значит нестабилен, что заставляет его испускать частицы и, следовательно, со временем распадаться.

Принцип углеродного датирования

Радиоактивный углерод реагирует с кислородом(O2) в атмосфере с образованием радиоактивного диоксида углерода. Этот радиоактивный CO2 вдыхается и накапливается растениями, которые потребляются травоядными животными, на которых охотятся плотоядные или всеядные, например, люди. Следовательно, углеродное содержание каждого организма в атмосфере состоит в основном из атомов C-12 и небольшого количества атомов C-14. Организмы, потребляя углерод, также выделяют его на выдохе.
Транзакция, или цикл производства потребления и выделения атомов C-14 происходит таким образом, что, даже если количество атомов C-12 и C-14 в окружающей среде и в организме может варьироваться, их соотношение останется прежним. Это рабочий принцип углеродного датирования: несмотря на взаимопревращения, живой организм поддерживает такое же соотношение атомов C-14 и C-12, что и в окружающей среде.

Принцип круговорота углерода в природе

Однако когда организм умирает, он перестает потреблять углерод. Теперь, поскольку C-14 радиоактивен, он начинает распадаться. Соотношение атомов C-14 к C-12 в организме теперь уменьшается. Чем старше организм, тем больше разлагается C-14, поэтому соотношение меньше. Это соотношение используется археологами для датировки, например, дерева или окаменелости.

Насколько точно углеродное датирование?

Радиоактивность элемента измеряется периодом его полураспада: временем, которое требуется для распада половины его составляющих. Период полураспада C-14 составляет 5370 лет, что означает, что он становится вдвое меньше того, что было изначально за 5370 лет, одну четвертую за 10740 лет, одну восьмую за 16110 лет и так далее. Расширьте эту тенденцию, и вы увидите, что весь атом распадается примерно через 50 000 лет. Следовательно, датирование образца старше 50 000 лет может привести к ошибочным результатам.

Были разработаны композитные методы, сочетающие углеродное датирование с методами калибровки и расширения его возможностей, но даже эти методы по своей сути подвержены ошибкам. Следовательно, датирование по углероду является, несомненно, точным только в течение нескольких тысяч лет; любые результаты за пределами этих рамок сомнительны. Это главное ограничение углеродного датирования.

Более того, углеродное датирование, похоже, основано на ошибке. Оно основано на предположении, что соотношение атомов C-14 к C-12 в окружающей среде всегда было одинаковым на протяжении каждой эпохи. Это, конечно, неправда. В частности, после промышленной революции мы уменьшили количество атомов C-12 в окружающей среде, бесстыдно сбрасывая в нее вызывающее тревогу количество углекислого газа(CO2), образующегося при сжигании ископаемого топлива.

Перерабатываемые отходы от заводов меняют количество радиоактивного углерода

Увеличение C-12 означает, что соотношение теперь уменьшено, а это означает, что возраст образца будет старше, чем он есть на самом деле! И наоборот, ядерные взрывы производят огромное количество C-14, поэтому множество ядерных испытаний, которые мы провели, увеличили его количество в атмосфере. Это увеличивает соотношение, в результате чего возраст выборки оказывается моложе, чем он есть на самом деле.

Тем не менее, зная величину отклонения, которое вызовет увеличение или уменьшение атомов C-14, мы можем учесть эти расхождения, просто вычтя или прибавив ошибку от или к кажущемуся возрасту, чтобы получить реальный возраст. Опять же, углеродное датирование может быть неточным, но достаточно хорошим.


Используемый ресурс: https://www.scienceabc.com/innovation/how-does-car...


pangenes.ru
pangenes.ru

pangenes.ru © 2021
Яндекс.Метрика