化石燃料的使用正在混淆一些碳定年的测量方法

碳是地球上生命的基础；它存在于每个生物的细胞中。这种元素有几种形式，或同位素。它的大部分将是稳定的形式：碳-12，它是无放射性的。但是它的一部分是碳-14。这种同位素是不稳定的，意思是它会衰变，随着时间的推移会蜕变成另一种元素。科学家们已经能够利用这种衰变来计算出曾经有生命的东西的年龄，最高可达55000年。但是对于现代文物来说，这种碳测年法的使用已经变得不太可靠。原因是社会对化石燃料的猖獗燃烧。

 

科学家们可以使用几种不同的元素来确定过去物体的日期。一种广泛使用的测年技术依赖于碳-14的钟状衰变。当生物体活着的时候，碳循环确保它们的细胞中都有差不多水平的碳-14。死后，随着他们曾经活着的组织中的放射性原子开始衰变，碳-14的数量逐渐开始下降。这发生得非常缓慢。他们的水平需要5730年才能下降50%。

 

科学家们可以根据碳-14的剩余量来计算出一种材料的年龄。

 

起初，这种技术只对相当古老的文物，可能有1万至5万年历史的物品进行测算。它对最近的遗迹并不奏效。他们的碳-14衰变得不够多，不容易被测量。

 

但这一切在上世纪中期发生了变化。从20世纪50年代中期到60年代，美国军方进行了大量的地面核武器试验，给地球环境造成了巨大的灾难和问题。值得庆幸的是，这些试验在1963年结束了。这些核弹的落尘突然，并且是戏剧性地提高了地球表面或附近的碳-14的数量。这就像有一个新鲜的碳-14来源。这方面的一个知名图表被称为 "炸弹曲线"。

 

这些炸弹试验中突然爆发的额外碳-14给了科学家一个时间书签。在试验之后，最近的试验中有足够的碳-14，可以进行测量。现在，科学家们不再使用碳-14的自然衰变来确定事物的日期，而是可以使用碳-14与稳定的碳-12之间的比例变化。

 

这种比例使得碳测年适合于分析艺术品、茶叶样本、一具身份不明的尸体，甚至是在卡车后部发现的大象象牙的獠牙。

 

科学家们知道，陨石的碳-14信号不会永远持续下去。随着碳在生物体内的循环，这种同位素的份额会随着时间的推移自然下降。但是新的分析表明，如果没有最近由于广泛使用化石燃料而导致的碳基污染物排放的增加，它的作用将远远提前结束。

 

化石燃料的问题

 

煤炭和石油等化石燃料来自于古老的生物体。因为它们有几百万年的历史，所以它们不含碳-14。事实上，它在5万年内几乎全部消失。

 

因此，通过燃烧这些燃料，人们已经在大气中播撒了越来越多的碳-12。这已经稀释了环境中的碳-14。其结果是，碳-14与碳-12的比例一直在稳步变小。

 

海瑟·格雷文（Heather Graven）是一位大气层科学家。她在英国的伦敦帝国学院工作。格雷文领导的团队测量了化石燃料的使用对这个比例的影响。她解释说，碳-14与碳-12的这一比例就像武器试验后死亡的事物的时间戳。如果碳-14在某物中的比例高于工业革命前（19世纪初）的类似物品，那么你就知道这种材料来自过去60年。

 

她的团队现在报告说，这一比例的下降速度远远超过了最初的预期。事实上，它现在已经回到了炸弹试验之前的位置。

 

这意味着，"化石燃料效应正在真正接管"。随着时间的推移，这种用于测定相对较近的物体的碳时间标记变得有点困难。这已经到了这样的地步：新的东西可以看起来好像是旧的一样。因此，科学家将不能用它来确定最近的遗体的日期。格雷文的团队报告说，碳测年可以把从一岁到75岁的任何东西赋予相同的表面年龄。

 

布鲁斯·布霍尔茨（Bruce Buchholz）是美国加利福尼亚州劳伦斯国家实验室的一名化学家。在那里，他利用炸弹曲线来解决一些基本的生物学问题。例如，碳比率已经帮助他确定哪些身体结构（如肌肉）可以自我修复，哪些不能（如跟腱和眼球的晶状体）。

 

他也观察到相对 "年轻 "的组织的碳测年的可靠性有所下降。起初，这种下降似乎只是由于大气和海洋中炸弹的多余碳-14的正常混合。但是在过去的10到20年里，他说，碳测定的问题越来越多地被化石燃料的燃烧所驱动。

 

 

科学家们实时看到了化石燃料燃烧对他们做好科学工作的能力所产生的影响。布霍尔茨（Buchholz）解释说："失去这种技术可能会使一个当代[新]的样本看起来像是来自炸弹爆炸前的时代。"格雷文补充说，到本世纪末，碳-14比率将相当于2500年前的水平。‘

 

科学家们已经能够使用这种技术非常精确地标记历史上非常短、非常近的时间点的物品。格雷文（Graven）说，科学家们知道碳测年的用处将是短暂的。但是现在，她说，她的团队已经表明，这并不是在遥远的未来可以期待的事情。它现在正在发生。