放射性碳测年法如何揭示古代历史？

放射性碳测年法如何揭示古代历史？

当一位化学家发现碳原子可以用来测定古代遗迹的年代时，他发明了一种颠覆考古学的方法。

20世纪40年代末，芝加哥大学的一位化学家怀疑，他可以根据物体的碳-14含量（或周围物质的含量）进行简单的计算，从而计算出物体的年龄。于是，威拉德·利比从博物馆随机借来了几件年代经过验证的物品——俄勒冈州一个洞穴里发现的一只凉鞋，死海古卷上的亚麻布包裹，甚至是庞贝古城的一块烧焦的面包——来验证他的理论。日期吻合，放射性碳测年革命就此展开。利比因这一发现于1960年获得诺贝尔奖。

在放射性碳测年法出现之前，人类测定史前物品年代的能力极其有限。

放射性碳测年是如何工作的

放射性碳定年法经历了一波又一波的改进，使它今天更加准确和灵活，但基本前提仍然是一样的。碳-14是一种放射性的、不稳定的碳，它有两个额外的中子。所有生物，从植物到动物，都吸收碳-14。当它们死亡时，它们停止吸收碳，剩余的碳-14以已知的速率或半衰期（5,730年）衰变。通过测量剩下的碳-14的数量，科学家们可以估计出这种生物死亡的时间。

碳-14测年并不局限于人类和其他动物。一些物品，比如利比最初测试的凉鞋和烧焦的面包，是由植物材料制成的，所以这种方法可以估计它们的年龄。如果一个物体（比如一个陶罐）不是由有机材料制成的，科学家们可以用放射性碳定年法来测定它周围发现的有机物质。

放射性碳定年法有何进步

到了20世纪60年代，科学家们发现了这个过程中的一些复杂情况。他们意识到空气中放射性碳的含量会随着时间的推移而变化，这取决于太阳活动。为了控制这一点，他们需要一些东西来校准放射性碳方法。他们选定了树木的年轮。

新的方法使科学家们能够独立准确地确定事物的年代，并对史前史有了新的认识。例如，他们发现新石器时代比之前认为的要早几千年。

在北美最早使用放射性碳定年法的一次重大发现中，科学家们在内华达州的一次挖掘中发现，居住在那里的人的骨头与在那里发现的动物的骨头来自一个完全不同的时期。考古学家曾假设动物和人类共存，但这一新信息为现在的图勒泉化石床国家纪念碑提供了准确的时间线。

新技术可以测定非常小的样本

到了20世纪80年代，科学家们发现了另一种工具，进一步革新了放射性碳测年法：加速器质谱法（AMS）。虽然昂贵，但AMS使科学家能够更精确地确定物体的年代，而只需要以前样本大小的一小部分。

各种各样的东西现在都可以确定年代，而在过去这是不可能的，这从根本上改变了在考古学中提出问题并得到你想要的答案的能力。但他们仍然无法确定更长的数万年。

当科学家将贝叶斯统计分析纳入他们的方法时，这开始成为可能。今天，研究人员可以在过去的事件中建立时间顺序和日历年龄，这已经产生了深远的影响。

放射性碳定年法改变的领域

考古

它对考古领域的影响是瞬间的，直到今天仍然很深远。例如，一位考古学家正在多伦多附近的一个主要土著遗址工作，该遗址的年代可以确定为1500-1530年。但当他的团队使用放射性碳测年法对该地区的样本进行分析时，他们发现时间要晚得多，大约在1600年左右。

这意味着土著居民与欧洲商品的引入之间的互动发生的时间比之前认为的要晚得多，这促使人们对北美东北部那段时期进行重新评估。

海洋学

科学家们使用碳-14来研究海洋生物，包括浮游生物。他们甚至通过测定流过洋流的海洋生物的痕迹，了解了洋流是如何在地球上循环的。

气候科学

放射性碳定年对于了解碳排放在气候变化中的作用至关重要。化石燃料是由分解的植物和动物组成的，这些植物和动物已有数百万年的历史，因此它们的碳14水平几乎完全衰减了。当化石燃料燃烧并释放到大气中时，它们会稀释碳14水平，为人类对环境的影响提供了明确的证据。

历史

除了改变我们对史前史的理解外，放射性碳定年法还被用于验证或改进更近的历史事件。例如，研究人员利用这项技术建立了一个更准确的埃及法老年表，可以追溯到公元前2691年至公元前2625年之间的乔塞统治时期。

健康

研究人员使用碳定年法来追踪不同的疾病。例如，他们可以发现阿尔茨海默氏症斑块何时开始在大脑中形成，化疗如何缩小癌症，以及肿瘤的进展。

取证

放射性碳定年法甚至被用于执法，帮助解决从凶杀案到非法伐木等各种案件。它可以帮助确定死亡时间，以及树木被砍伐的年份。