Question

Как используют углерод-14 для опре­деления возраста предметов?

Answer 1

В предметах органического происхождения всегда присутствует как обычный углерод, так и его изотоп с повышенным атомным весом. Ученым известно обычное стандартное количество изотопа углерода в каждом виде таких предметов на момент, когда они были живы. Известен также период полураспада этого изтопа. Выяснив, сколько его, изотопа осталось на момент исследования образца, можно путем арифметических действий определить его возраст. Если предмет неорганического происхождения, такой метод может быть только косвенным. Например, в найденной древней посуде из глины нашли остатки полбы (пшенична каша). В глине нет изотпов углерода, а в полбе есть. По ее возрасту и датируют возраст посуды. Считаю этот способ не очень надежным. Период полураспада изотопов углерода был установлен около ста лет назад. А кто знает, может пять тысяч лет назад он был совершенно другим.

Answer 2

Ну вообще-то не любых предметов, а останков животных и растений

В атмосфере углерод-14 образуется под действием космических лучей. Период полураспада ядер C-14 - вещь стабильная. Космический фон (попросту плотногсть потока космических лучей) - тоже довольно стабильная величина. А значит, в атмосфере динамически поддерживается некоторая равновесная концентрация этого изотопа углерода.

И этот углерод попадает в живые организмы. В растения и в животных. Причём пока организм жив - в нём поддерживается и неизменная доля этого изотопа, потому что обмен веществ, в частности обмен веществ с окружающей средой, - это основной признак жизни.

Но как только организм умирает - этот обмен прекращается. А вот распад С-14 - нет, не прекращается. Значит, сравнив содержание этого изотопа углерода в найденных органических останках с тем, что характерно для живых организмов, можно измерить время, прошедшее с момента смерти организма (прекращения обмена веществ).

Там, конечно, есть свои тонкости. Например, вспышки Сверхновых где-то поблизости (посдедняя такая вспышка на памяти человечества - это Сверхновая 1604 года). Такие вспышки дают всплеск космической радиации, а значит - и всплеск концентрации С-14 в атмосфере. Поэтому организмы, жившие в то время, получали избыток этого изотопа, и их поэтому же останки выглядят "моложе", чем они есть на самом деле.

Это не единственный механизм, из-за которого радиоуглеродный анализ даёт погрешность. Существуют и другие - например, сильное вулканическое извержение глобального масштаба - а такие случались даже на памяти человечества, взять хоть взрывв Кракатау в конце 19 века, - выбрасывает миллиарды тонн углекислого газа, что на некоторое время повышает концентрацию обычного углерода (С12). Для радиоуглеродного анализа это эквивалентно тому, что останки выглядят "старше", чем на самом деле, ведь в них будет избыток нормального изотопа.

И ещё: период полураспада углерода-14 вранительно невелик, всего 5730 лет. Это значит, что уже через 30-50 тысяч лет его содержание в найденных тканях падает до столь низкого уровня, что он с трудом поддаётся измерению. Поэтому датировка более древних останков проводится другими методами.