碳十四（具放射性同位素）

碳十四

具放射性同位素

碳14是碳元素的一种具放射性的同位素，于1940年2月27日有加州大学伯克利分校放射性实验室的马丁·卡门和萨姆·鲁本首被发现。它是透过宇宙射线撞击空气中的氮原子所产生。碳-14原子核有6个质子和8个中子组成。其半衰期约为5,730±40年，衰变方式为β衰变，碳14原子转变为氮-14原子。由于在有机材料中含有碳-14,因此根据它可以确定考古学，地质学和水文地质学样本的大致年代。在地球上有99%的碳以碳-12的形式存在，有大约1%的碳以碳-13的形式存在，只有兆分之一（0.0000000001%）是碳-14，存在于大气中。

中文名	碳十四
用途	推断死亡生物体的存在年龄
发现时间	1940年

放射性碳定年法

β衰变-内部结构模型图

由于其半衰期达5,730年，且碳是有机物的元素之一，我们可以根据死亡生物体的体内残余碳14成份来推断它的存在年龄。生物在生存的时候，由于需要呼吸，其体内的碳14含量大致不变，生物死去后会停止呼吸，此时体内的碳14开始减少。由于碳元素在自然界的各个同位素的比例一直都很稳定，人们可透过倾测一件古物的碳14含量，来估计它的大概年龄。这种方法称之为放射性碳定年法。

这个方法估计的大气碳-14含量通过植物年轮（最多可推算到大约10000年前）或者洞穴堆积物（例如钟乳石，最多可推算到大约45000年前）来推算。根据这个推算（更确切的说）对比年轮和洞穴堆积物就可以建立起碳-14的年代变化模型，从而获得其它样本的年龄。

不过，碳-14测年法最大测算时间不超过6万年，而且所测得的年代有颇大的误差。而且他的假定，即大气中的碳-14浓度是不会随时间而改变，也与事实有落差。此外，碳-14测定法亦有可能受到火山爆发等自然因素影响，因为在火山喷发时将地下大量气体和物质带到大气中，从而影响碳-14在某区域大气中的含量。所以，若没有其他年代测定方法（如：利用树木的年轮）来检订，单单依赖碳-14的测年数据是完全不可靠的。随着现代工业的高速发展和大量化石燃料的应用，古代深藏地下的碳-14被排放到大气中并进入生物循环，放射性碳定年法的结果因此也十分容易受到干扰。

存在

化石燃料中

大多数人造材料（塑料）由化石燃料，诸如石油或者煤炭制成，其中包含着远古时期的碳-14。然而，石油蕴藏物中通常存有微量的碳-14，但所含的碳-14的量不稳定，误差范围可以从当时有机物中的1％到40000年之间碳-14曾经存在过的最高水平。这表明碳-14的浓度有可能会在自然界当中受到污染，例如细菌、地下放射性物质（例如，铀元素的衰变辐射）或其它的碳-14的二次制造源。现存的碳-14在其碳质原料的同位素特征中有机会受到生物源污染或地质岩层附近环境的放射性污染。

人体中

在人体中，碳占整个身体质量的18%。生物体的每克碳内含有大约500亿个碳-14原子，其中每分钟大约有10个碳-14原子衰变。 

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最近（2014年），日本科学家通过对雪松碳十四的研究发现：在中国唐朝时期，地球上发生过一次奇怪的大气碳十四含量突然增加事件。这次事件在欧洲也有明显的记录。碳十四是由宇宙射线照射到大气中氮发生核反应而形成的，这次碳十四大幅度增加事件是通常所认为的太阳耀斑或者是宇宙射线增强造成的吗？中国的地球科学家们通过解读三亚小东海的滨珊瑚“史书”，给出了不同的解答——这其实是发生在公元773年冬天的一次彗星撞地球事件。

参考资料

1.劳伦斯实验室35项科研突破·劳伦斯伯克利国家实验室官网

2.唐朝时就有彗星撞地球 《旧唐书》曾有记载·华夏经纬网