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物理学家是怎么确定古尸的年代的呢?

物理学家是怎么确定古尸的年代的呢?

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2016-08-28

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    在新疆乌鲁木齐自然博物馆展厅里有十几具古尸展出。新 疆地处干旱荒漠地区,尸体便于保存,所以新疆的古尸很有名。 最吸引人的是那具在罗布泊西部楼兰遗址中发现的女尸。这 位青年女子仰面平卧,全身裹着十分粗糙的平纹毛布。
  她头戴 尖顶毡帽,脚穿翻毛皮制鞋,大眼睛、高鼻梁,金色的长发散披 肩上,面孔十分俊秀。  关于这具古尸的年代的确定,有过一场有趣的争论。一开 始物理学家确定这具女尸已有6000年的历史了。
  这立即引起 历史学家的怀疑。他们认为古楼兰国的历史记载没有这么长, 6000年前也不可能有毛织物、皮制鞋和其他的那些随葬品!历 史学家认为楼兰女尸不会超过3000年。  物理学家怎么能知道古尸的年代呢?原来,物理学家利用 一种特殊的时钟——放射性碳14时钟。
  它是考古上应用最广 泛的一种测定年代的方法。最早读懂这时钟的人是利比,他在 1949年公布第一批用碳14确定的年代数据,轰动了整个考古学界和地质学界。原来,在地球周围存在宇宙射线,宇宙射线是来自宇宙空 间的高速粒子流。
    粒子的能量很高,同地球大气发生作用产生 中子,中子再同大气中普通氮发生核反应,产生放射性同位素碳14,它的质子数和普通碳的一样为6个,但是多两个中子,加 起来是14。原子是由原子核和电子组成的,原子核又是由质子 和中子组成的。
  同一种元素的原子核具有相等的质子数,质子 带有正电,质子数决定了元素的性质。  但是科学家发现质子数 相同的元素的中子数却不一定相等。我们把这种质子数相同 而中子数不同的元素称为同位素。
  也就是说它们位于元素周 期表的同一个位置上,化学性质相同,但是原子核里的中子数 不同。碳14与氧结合形成C02(二氧化碳)混入大气中,通过光合 作用被植物吸收成为养料。  由于动物都直接或间接地依赖植 物生存,最终所有生物体内都含有碳14。
  生物在死亡之前身体 中碳14的浓度与当时大气中的碳14浓度保持着平衡。所谓 平衡是指碳12和碳14的比例同自然界中两种碳的比例是一 致的。生物体内大量的是碳12,碳14很少,在活植物里碳14 和碳12的比例为1012。
    在动植物死亡以后,由于它们的生命 结束了,就终止了与外界的物质交换,放射性碳14便不再有补 充。体内保存下来的碳12很稳定,不会发生变化,而碳14却 要不停地放出射线,变为非放射性的普通氮(原子量14 ),其半 衰期为5,700年。
  不同的放射性同位素衰变率不同,一半原子 衰变完毕所需要的时间叫作这种原子的半衰期。  假如一种原子的半衰期是一年,那么到一年底,1000个原子就剩下500个, 在第二年底只剩下250个。
  因此只要测出标本中碳14减少的 程度,就可以推有错。进一步的研究发现,原来是取样的问题。为了保持古尸的 完整,第一次是取她的棺木测定的,古楼兰的气候干燥,树木放 倒后千年不朽。  制做棺材所用的木板是陈年老木。
  所以年代 提前了。而第二次为了核校,是取女尸身上的毛布测定的。提供羊 毛的羊的年代应该与少女死亡的年代相近。中国社会科学院考古研究所实验室对古尸重新进行测定, 确认为2185年左右,和历史的记载吻合。
  大自然中还存在许多放射性时钟。例如火山爆发形成的 岩石,岩石中有少量铀包藏在里面,铀是一种放射性元素,它将 稳定地衰变,而衰变形成的铅会沉积在原来的地点。  岩石凝固 以后时间愈长,沉积的铅相对于剩下的铀的数量愈多,其岩石 的年代越久。
  雨水里含有氢的同位素氚,氖是大气在宇宙射线的作用下 形成的。氚能衰变,所以测定水中氚的含量就能知道是多久以 前的雨水。有趣的是,用这种办法能确定陈年老酒的年代,含 氚少的葡萄酒肯定是老酒,实际记载正好符合。
    算出死亡的年代。利用这种办法就可以测定古 生物的年代。古楼兰女尸就是利用上述方法来确定其年代的。是不是物理学家搞错了?物理定律是经过无数实验检验过的,不会有错。进一步的研究发现,原来是取样的问题。
  为了保持古尸的 完整,第一次是取她的棺木测定的,古楼兰的气候干燥,树木放 倒后千年不朽。  制做棺材所用的木板是陈年老木。所以年代 提前了。而第二次为了核校,是取女尸身上的毛布测定的。
  提供羊 毛的羊的年代应该与少女死亡的年代相近。中国社会科学院考古研究所实验室对古尸重新进行测定, 确认为2185年左右,和历史的记载吻合。大自然中还存在许多放射性时钟。例如火山爆发形成的 岩石,岩石中有少量铀包藏在里面,铀是一种放射性元素,它将 稳定地衰变,而衰变形成的铅会沉积在原来的地点。
      岩石凝固 以后时间愈长,沉积的铅相对于剩下的铀的数量愈多,其岩石 的年代越久。雨水里含有氢的同位素氚,氖是大气在宇宙射线的作用下 形成的。氚能衰变,所以测定水中氚的含量就能知道是多久以 前的雨水。
  有趣的是,用这种办法能确定陈年老酒的年代,含氚少的葡萄酒肯定是老酒,实际记载正好符合。

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