书城科普时光机器:隐藏在时间中的科学
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第36章 测定远古年龄的“钟”

1979年以来,新疆社会科学院考古研究所曾3次派人进入罗布泊沙漠地区考察,初步揭开了楼兰国之谜。在孔雀河北岸发现一具褐色的年轻女尸,她的头发微卷,眼睛闭着,正像沉睡中的古楼兰少女。

这具年轻的楼兰女尸引起了一些考古学家的兴趣,可怎样来测定她死了已多少年了呢?墓中如有陪葬物品,可以鉴定出属哪个年代。科学家推测,楼兰女尸距今有2000多年了。

日本千叶县见川地方的泥层中,发掘出了一些保存得很好的古莲子。美国科学家李比曾应邀去鉴定古莲子寿长多少岁,他测定这些种子已有3000岁了。古莲子经过培育照样开花结了果。

科学家们找到了一种大自然的“时钟”——放射性碳14.这种钟表不需要人上发条,它也不受外界温度、压力等影响,始终正确和不停地走动着。用它就可测定一些物质距今有多少年了。

20世纪初,奥地利物理学家赫斯在气球吊篮里放置验电器,用来测量空气导电程度时,发现了一种来自天外的射线,引起了许多科学家的注意。1930年,美国科学家李比发现,这些射线穿过地球的大气时,会产生许多高能中子,这些中子像雨粒似的再撞到空气中的氮原子上,就把氮原子变成一种新的碳原子,这种碳原子有6个质子和8个中子。

放射性碳14是一种不稳定的同位素,它会不断放出射线而减少,同时又在大气中不断产生,使碳含量保持平衡。

地球上的所有生物,在活着的时候,总是不断地吸收大气中的二氧化碳,也必然吸收了混在一起的碳14.只有当动植物死亡后,它们与外界停止了物质交换,碳14的供应也就停止了。从这时起,碳14由于不断放出射线,含量逐渐减少。大约平均每过5568年,碳14的含量才减弱一半。这叫做放射性同位素的“半衰期”。这样,如果要知道古尸或古莲子的生长年代,只要测定一下古尸或古莲子中碳14的含量,就可以算出来了。

考古学家使用碳钟来确定文物的年代。例如,埃及古墓中出土的一个船形器皿,考古学家取下器皿上的一块木块,经过碳钟测定,距今为3620年。我国考古学家使用碳钟确定西安半坡村为新石器时代遗址,距今约6000年。可是用碳钟来判断古老的地质年代,由于它走时太短,只有几万年,加上岩石中缺少碳,就显得无能为力了。地质学选用岩石中常见的放射性元素钾40来做“钾钟”。钾40放射出射线后会变成氩40.因此,只要测定岩石中钾40与氩40的含量,再通过计算,就可推知矿物或岩石的年龄。放射性钾40由于具有更长的半衰期,可以用来判断离今天几十亿年化石的年龄,使用钾钟人们测知珠穆朗玛峰顶的岩石是4.5亿年前形成的。地球上最古老的岩石约40多亿岁了。宇航员从月球带回的岩石,经测定已有45亿岁了。