
理查三世遗骨所在的停车场过去曾经有过一座教堂
英国莱斯特大学考古学家星期一(2月4日)宣布,他们已经证实在莱斯特市中心一个停车场发掘出的一具骨骸就是英国前国王理查三世的尸骨。
根据历史记载,理查三世在公元1485年的伯斯沃斯战役中阵亡。随后,英国进入了由亨利七世开创的都铎王朝。
莱斯特大学的考古学家说,从尸骨提取出的DNA样本同理查三世后人的DNA样本相互吻合,对尸骨所做的碳14年代检测确定死者死亡时间在1455至1540年之间。
有关碳14年代断定方法的准确性虽然一直存在争议,但目前仍然是世界考古学界普遍接受的方法。这一方法由美国科学家利比在1949年提出,他为此而获得了1960年度诺贝尔化学奖。
碳14
从化学元素周期表上可以看到,碳元素排在第6位,原子量为12。也就是说,自然界绝大多数碳原子是以原子量为12的稳定的碳12形式存在的。但是,在我们生活的地球上还存在着不稳定碳14。
我们从中学的化学课程上学到,碳12 由原子核和核外的6个电子组成,而原子核又由6个中子和6个质子组成。碳14是碳12的同位素,原子核外同样是6个电子,但原子核由6个质子和8个中子组成。
但是,碳14是不稳定的,会在一定的时候蜕变为化学元素氮。对于一个单个的碳14原子来说,它在什么时候蜕变是无法确定的。这就像我们抛出一枚硬币一样,无法预测它的正面还是反面向上。
但是,如果我们把硬币抛出足够多的次数,例如数万或数十万次,就会几乎准确地知道正面和反面向上的次数差不多是一半一半。
半衰期
同样,如果我们有足够多的碳14原子,就可以几乎准确地知道在多长时间内有多少原子发生蜕变。科学家为此引入了半衰期的概念。也就是说,在半衰期这个时间内,会有一半的原子发生蜕变。经过科学家测定,碳14的半衰期为5730年。
在一个没有新的碳14产生的体系中,5730年之后碳14原子的数量将减少一半;再过5730年会再减少一半,仅剩初始数量的四分之一。再过5730年,也就是初始时间过后的17190年,碳14原子的数量仅为初始数量的八分之一。
根据上述观察可以发现,如果在我们生存的环境中没有碳14产生的源泉,我们是不会看到这种物质的,因为这样的不稳定物质会在100万年内难寻踪迹。但科学家发现,地球大气层中的碳14 的生成和蜕变处在一个基本平衡的状态,碳14和碳12 的比例大约稳定在1比1万亿。
宇宙辐射
产生碳14的原因是宇宙辐射。具体地说,氮气是地球大气层中的主要物质,而宇宙射线中的中子流同大气层中氮原子的相互作用产生了碳14。
氮原子核由7个中子和7个质子组成。在来自宇宙射线中的中子打掉这个原子核中的一个质子并取而代之之后,这个原子核的构成变为8个中子和6个质子,形成了碳14的原子核。其外层电子是由原子核的质子数决定的,这也就形成了新的碳14原子。
碳14和稳定的碳12混杂在一起,以二氧化碳的形式进入植物体内,再进入动物体内。可以说,所有的地球生物,包括人类和各种植物,其体内都存在着碳14。更重要的是,体内碳14和碳12的比例是基本确定的。
生命体
但是,当一个生物失去生命之后,它同外界的相互作用过程将终止,将不再从外界吸收碳元素,其身体内部的碳12含量将不再增减,而碳14将只因其蜕变而减少。因此,科学家从碳14相对于碳12比例的变化可以断定这个生物死亡的时间。
有两个结论非常重要:首先,碳14年代断定只适用于过去有生命的东西,所判定的是它失去生命的年代。
其次,这一方法无法为过于久远的东西断代。就像上面说的,100万年前死亡的生物体内已无法探测碳14的踪迹。一般说来,大多数实验室都不会提供超出6万年的判断结果,而普遍认为比较准确的判断应该局限在数千年之内。
当然,对于一个已完全找不到碳14踪迹的测定目标来说,科学家至少可以确定它不会是年代很近的考古遗物。























