碳元素有多种同位素,其中具有放射性,它能自发地放出某种射线,而衰变成其他元素。考古学对出土生物遗骸的年代断定可以使用多种方法,其中较精确的一种是基于放射性的方法,但被断定的年代一般不超过5万年。战国曾侯乙墓的青铜编钟(距今约2400年)、马家窑文化遗址的粟(距今约5300年)、秦始皇兵马俑(距今约2200年)、元谋人的门齿(距今约170万年),这些考古遗物中,哪些能用测定年代,是什么原因?
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古代遗留下来的主要是植物、动物及其化石,植物是由碳、氢、氧三种元素组成的,经过几千年、几万年后,植物体内的水分(即氢元素和氧元素)早已失去,但其中的碳元素还存在;动物体内也有碳元素。古人穿的衣服是由植物纤维织成的,古代建筑用的木料也是植物。美国放射化学家利比认为,既然一切都与碳元素发生关系,如果追踪碳元素的踪迹,就有可能探索到古代的奥秘。
自然界中的碳元素是由三种同位素组成的。是稳定的同位素,而是放射性同位素,它本身会不断衰变,变成没有放射性的的半衰期为5 730±40年和大气层中的氧化合,形成当植物进行光合作用时,CO2被植物吸收而使植物体内部含有当动物和植物活着的时候,它们与大气进行直接和间接的物质交换,保持的平衡,所以动植物体内的含量基本保持不变。
生物体一旦死亡,就与大气停止了物质交换的含量会不断减少。过了5 730年后,生物体内的含量只剩下1/2;过了11 460年后,只剩下1/4,依此类推。可测年代上限为5万年。(www.xing528.com)
战国时的青铜编钟是金属,不含碳元素;兵马俑是由陶土制成的,是硅酸盐材料,也不含碳元素;元谋人的门齿超过了5万年,测得的数据没有价值。粟是植物,含碳元素,所以可用来测年代。
请推算:有一棵在火山喷发中被撞毁的大树化石,该化石中的含量是现今存活的相同粗细的树木中含量的6.25%。请推算这次火山喷发发生在什么时候?
=6.25%,可求得n=4,总共经历了4个半衰期,每个半衰期是5 730年,所以火山喷发发生在22 920年前。
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