炭素年代測定は、サンプル中の放射性炭素の量を測定することによって機能します。サンプル中の放射性炭素の量は、サンプルの年齢を計算するために使用されます。サンプルの年齢は、放射性炭素の半減期を使用して計算されます。放射性炭素の半減期は 5,730 年です。
炭素は生物の生命に不可欠です。地球上のすべての生命はそれに基づいています。炭素の親しみやすさがなければ、単純な有機物は、現在誇っている並外れた不可解な複雑さを達成するために進化することはできなかったでしょう。それは、感知し、呼吸し、消化し、排泄し、やせた、無毛の霊長類、考えるシステムさえも。
地球上のすべての生命は炭素に基づいています。 (写真提供:Subham Dey)
しかし、この炭素のわずかな割合が放射性です!有機物中のこの放射性炭素の量を測定することで、その年代を決定することができます。そうする方法は、放射性炭素年代測定または単に炭素年代測定と呼ばれます。仕組みは次のとおりです。
炭素-14
カーボンには、ごく少数しか知らない双子の兄弟がいます。私たちの惑星には、太陽から放出される高エネルギーの宇宙線が絶えず降り注いでいます。中性子を豊富に含むこれらの光線は、大気中の窒素と反応して、炭素 12 または C-12 原子の同位体である炭素 14 または C-14 原子を生成します。
元素とその同位体は同じ電気的性質を示しますが、物理的性質は異なります。これは、どちらの元素も陽子と電子の数は同じですが、中性子の数が異なるためです。双子は、要素の記号に追加される中性子の数を強調するさまざまな表示によって識別されます。 C-12 には 12 個の中性子があり、C-14 には 14 個の中性子があります。ただし、どちらも 6 つの陽子と電子を持っています。
C-14 の重要な点は、それが放射性であること、不安定であることです。そのため、粒子を放出し、時間の経過とともに崩壊します.
(写真提供:科学)
炭素年代測定の原理
放射性炭素は、大気中の酸素と反応して放射性二酸化炭素を生成します。この放射性二酸化炭素は、植物によって吸い込まれ、保存されます。植物は草食動物によって消費され、人間などの肉食動物や雑食動物によって捕食されます.したがって、大気中のすべての生物の炭素含有量は、大部分が C-12 原子で構成され、少数の C-14 原子で構成されています。
有機体は炭素を消費しますが、息を吐くときにも炭素を排出します。 C-14 原子の生成、消費、および排出のトランザクションまたはサイクルは、環境および生物内の C-12 および C-14 原子の量が異なる場合でも、それらの 比率 同じままになります。これが炭素年代測定の動作原理です:トランザクションにもかかわらず、生きている 生物は、環境に見られるのと同じ C-14 対 C-12 原子の比率を維持します。
しかし、生物は死ぬと炭素を消費しなくなります。現在、C-14 は放射性であるため、崩壊し始めています。生体内の C-14 と C-12 原子の比率が減少します。生物が古いほど、C-14 がより多く腐敗するため、比率は小さくなります。この比率は、考古学者が樹木や化石などの年代測定に使用します。
彼らは、サンプルの年齢を測定するために次の式を参照しています:
方程式は、放射性同位体の崩壊を決定します。ここでは、N ᵒ t=0 でのサンプル内の同位体の原子数を表します または、現在その一部がサンプルを形成している生物が死んだとき、 N t 時間後に残った原子の数を表します 合格しました。
生体内と環境内の C-14 と C-12 原子の比率は、生きているときは同じであることを思い出してください。すでに持っているこの比率の知識により、N の値を取得できます。 ᵒ, C-14原子の元の数。現在の値 N, ただし、測定する必要があります。サンプル中の C-14 原子は、ベータカウンターや質量加速器分光計などの精巧な機器によってカウントされます。
λ は、C-14 の値が 8,267 である要素定数です。時刻 t またはサンプルの年齢は、式を並べ替えることで取得できます。
炭素年代測定は信頼できますか?
元素の放射能は、その成分の半分が崩壊するのにかかる半減期で測定されます。 C-14 の半減期は 5,730 年です。つまり、5,730 年で元の半分になり、11,460 年で 4 分の 1、17,190 年で 8 分の 1 になります。
傾向を拡大すると、約 50,000 年後に原子全体が崩壊するか、少なくともその割合を下回ると検出できなくなることを正確に測定することがわかります。したがって、50,000 年以上前のサンプルの年代測定は、誤った結果をもたらす可能性があります。
炭素年代測定とその範囲を調整して拡張する技術を組み合わせた複合技術が考案されましたが、それらの技術でさえ本質的に間違いやすいものです.したがって、炭素年代測定は数千年の間だけ疑いの余地なく正確です。そのフレームを超える結果は疑わしいものです。これが炭素年代測定の主な制限です。
写真提供:ウィキメディア・コモンズ
さらに、炭素年代測定は誤謬に基づいているようです。これは基本的に、環境中の C-14 と C-12 原子の比率が、すべての時代を通じて常に同じであるという仮定に基づいています。
これは確かに真実ではありません。特に産業革命以来、私たちは化石燃料の燃焼によって生成される驚くべき量の二酸化炭素を恥知らずに環境に投棄することによって、環境中の C-12 原子の量を希釈してきました。 C-12 の増加は、比率が減少したことを意味します。これは、サンプルの年齢が実際よりも古いと測定されることを意味します!
逆に、核爆発は膨大な量の C-14 を生成するため、私たちが実施した過剰な核実験により、大気中の C-14 の量が増加しました。これにより比率が増加し、サンプルの年齢が実際よりも若く測定されます。
特に産業革命以来、私たちは恥知らずに驚くべき量の二酸化炭素を環境に投棄することによって、環境中の C-12 原子の量を希釈してきました。写真クレジット:Pixabay
それでも、C-14 原子の増加または減少が引き起こす偏差の量を知っていれば、見かけの年齢から誤差を単純に減算または加算して、実際の年齢を取得することで、これらの不一致を説明できます。繰り返しますが、炭素年代測定は疑いの余地なく正確ではないかもしれませんが、それで十分です.
