科学家是如何判断化石的年代的科学家是依据什么来判断某个化石的时间的?

Question

科学家是如何判断化石的年代的
科学家是依据什么来判断某个化石的时间的?

Answer 1

在自然界中碳有两种稳定同位素12C,13C和放射性同位素14C.14C是由宇宙射线和大气上层中的气体原子发生核反应而生成的,这些生成的14C不断地扩散到整个大气层、生物圈、沉积物和海洋等交换贮存库中.由于14C也在不断衰变,因此在各交换贮存库中的14C含量将会达到平衡.处于这种交换状态的含碳物质一旦脱离交换且一直处于封闭状态,则其中的14C不再得到补充,只会按衰变规律逐渐减少.假定长期以来宇宙射线的强度没有改变,即14C的产生率不变,则只要测出该含碳物质中14C减少的程度,就可以按照基本的衰变公式推算出考古事件或地质事件的年代.
常规14C测年已有五十余年的历史,其原理已为大家所熟知,即通过测量样品的放射性活度来确定样品年代,如常用液体闪烁计数器等核物理仪器探测并计数样品中14C衰变发射出的β粒子.
用加速器质谱方法（AMS）进行14C测年是七十年代末发展起来的一项核分析技术.这项技术将14C离子加速到百万电子伏特以上的能量,通过各种手段分离干扰粒子后,用重离子探测器直接对14C原子进行计数.和常规14C测年方法相比,AMS具有样品用量少和测量时间短的优点,特别适合珍贵样品的测量.常规14C衰变法测年所需样品含碳量一般为1-5g ,而AMS仅需1-5mg左右,在某些特殊情况下甚至可测量含碳0.1mg以下的样品.AMS测量现代炭样品达到1%的精度只需10-20分钟,常规衰变法需10个小时以上.当然,和常规14C测年方法相比,AMS也有设备耗资大,测量过程复杂的问题.
应该指出的是,以上无论常规法对放射性活度的测量和AMS对14C原子的计数都是相对测量,需要和两个基准样品进行比较.一是本底样,即应该不含任何14C的样品.由于各种因素如样品的沾污等,本底样的14C测量结果并不是绝对为零,在进行其他样品的测量时要减去这一本底,以确保反映样品中真实的14C水平.另一个是现代碳标准,其14C含量应相当于处于交换状态下含碳物质的14C水平.现代碳标准的选取是一个复杂的问题,这里不作讨论.北京大学14C实验室采用的是中国糖碳标准