考古学一般用碳十四来测定年代,为什么碳14可以用于考古学

1947年，美国芝加哥大学化学家弗兰克·利比首次利用放射性同位素碳14，准确测定了曾经有过生命的有机体年代。这种碳 14 测年法的发明，对于考古学、海洋学和地球科学是一个巨大的贡献。

在历史的漫漫长途中，人类许多的文明成果都被岁月的风尘湮没。为了分辨人类的历史脚步，考古学诞生了。但在很长一段时间里，考古学家只能根据历史记载和古历法等来考定人类的历史进程，而对于没有记载的历史年代便难以查清了。

美国芝加哥大学化学家弗兰克·利比为寻找一种准确考定历史年代的科学方法，查阅了很多先驱的论文，其中英国科学家卢瑟福的论文给了他很大的启发--卢瑟福曾建议，用岩石中积累的放射性衰变元素来确定地壳中岩石的年龄。卢瑟福给利比的最大启示，就是确定年龄与放射性有关。可是，利用什么化学元素的放射性呢?这个问题就要由利比来解决了。

在自然界，由化学元素组成的物质分为两大类:一类是无机化合物，如岩石、矿物和盐类，其中最普通的就是我们吃的食盐(氯化钠);另一类是有机化合物，主要由碳、氢、氧三种元素组成，如动植物等有生命的物质体内就存在着大量有机化合物。通过以上分析，利比恍然大悟--考古学的对象不就是动植物的化石、古代的建筑吗?

下一个问题是选择有机物组成中的哪个元素。首选当然是碳，因为在古代的遗物和遗址中，随着时间的推移，有机化合物中的氢和氧是要变成水分而丢失的，只有碳这个元素能够永存下去。选择碳的另一个原因，是该元素存在着碳 14 这个放射性同位素。

为什么天然有机化合物和动植物体内存在碳 14 呢?研究发现，宇宙射线从太空不断轰击大气层，这种轰击会使大气层中部分普通的碳原子形成放射性碳原子。利比认为，当植物活着时，由于不断地进行光合作用，二氧化碳(包括碳12 和碳14)不断地进入植物体内;当植物被动物吃掉，碳 14 又进人动物体内，因此动植物体内的碳 14含量是不断变化的。但是，一旦动植物死亡了，植物不再吸收大气层中的二氧化碳，动物也不再吃植物了，那么动植物在死亡后的年代里。其中的碳 12 不再发生变化，而碳 14 是放射性同位素，仍在继续不断地进行衰变，即死亡动植物体内的碳 14 含量在一天天地减少。不过碳14 含量可以通过测量其放射性确定下来:一般碳 14 的半衰期为5730年，即经过 5730年以后，碳 14 含量会剩下一半。

利比看出运用此规律有助于测定古代有机物的年代，便决定用考古学上已经十分确定的遗迹--金字塔来核对他的考古学时钟。利比把3700年前埋在埃及法老塞奴斯芮特三世墓中一艘船的木料拿来测验，结果断定它有 3621 年的历史。

碳 14测年法所能断定的年代最久达 50000 年，但是在测定如此悠久的年代时不一定很准确，因为大气层中的放射性碳含量可能已有增减。尽管如此，碳 14 测年法仍然是最常用的考古方法。