Радиоуглеродное датирование - Radiocarbon dating

Из Википедии, бесплатной энциклопедии

Радиоуглеродный (также упоминается как датирования или углерод-14 знакомство ) представляет собой способ определения возраста объекта , содержащий органический материал , используя свойство радиоуглерода , радиоактивный изотоп углерода .

Этот метод был разработан в конце 1940 - х годов в университете Чикаго по Уиллард Либби , который получил Нобелевскую премию по химии за свою работу в 1960 г. Он основан на том факте , что радиоуглеродный ( 14
C
) постоянно создается в атмосфере при взаимодействии космических лучей с атмосферным азотом . Результирующий 14
C
соединяется с кислородом воздуха с образованием радиоактивного углекислого газа , который попадает в растения путем фотосинтеза ; животные затем приобретают 14
C.
съедая растения. Когда животное или растение умирают, они перестают обмениваться углеродом с окружающей средой, и после этого количество 14
C, который
он содержит, начинает уменьшаться по мере того, как 14
C
подвергается радиоактивному распаду . Измерение количества 14
C
в образце из мертвого растения или животного, такого как кусок дерева или фрагмент кости, предоставляет информацию, которую можно использовать для расчета времени гибели животного или растения. Чем старше образец, тем меньше 14
С
там должен быть обнаружен, и потому , что период полураспада от 14
C
(период времени, по прошествии которого половина данного образца распадется) составляет около 5730 лет, самые старые даты, которые можно надежно измерить с помощью этого процесса, составляют примерно 50000 лет назад, хотя специальные методы подготовки иногда делают точный анализ более древних возможны образцы.

Исследования продолжаются с 1960-х годов, чтобы определить, какая доля 14
C
в атмосфере находился в течение последних пятидесяти тысяч лет. Полученные данные в виде калибровочной кривой теперь используются для преобразования заданного измерения радиоуглерода в образце в оценку календарного возраста образца. Необходимо внести другие исправления, чтобы учесть долю 14
C
в разных типах организмов (фракционирование) и различных уровнях 14
C по
всей биосфере (эффекты резервуара). Дополнительные сложности возникают из-за сжигания ископаемого топлива, такого как уголь и нефть, а также из-за наземных ядерных испытаний, проведенных в 1950-х и 1960-х годах. Потому что время, необходимое для преобразования биологических материалов в ископаемое топливо , значительно больше, чем время, необходимое для его переработки. 14
C
распадаться ниже обнаруживаемого уровня, ископаемое топливо почти не содержит 14
C
. В результате, начиная с конца 19 века, произошло заметное снижение доли 14
C,
поскольку углекислый газ, образующийся при сжигании ископаемого топлива, начал накапливаться в атмосфере. И наоборот, ядерные испытания увеличили количество 14
C
в атмосфере, который достиг своего максимума примерно в 1965 году, что почти вдвое превышает количество углерода, присутствовавшее в атмосфере до ядерных испытаний.

Изначально измерение радиоуглерода проводилось с помощью бета-счетных устройств, которые подсчитывали количество бета-излучения, испускаемого при распаде. 14
Атомы
C в образце. В последнее время предпочтительным методом стала масс-спектрометрия на ускорителе ; он считает все 14
Атомы
углерода в образце, а не только те несколько атомов, которые распадаются во время измерений; поэтому его можно использовать с гораздо меньшими образцами (размером с отдельные семена растений), и результаты будут получены намного быстрее. Развитие радиоуглеродного датирования оказало глубокое влияние на археологию . Помимо обеспечения более точного датирования археологических памятников по сравнению с предыдущими методами, он позволяет сравнивать даты событий на больших расстояниях. Историки археологии часто называют ее влияние «радиоуглеродной революцией». Радиоуглеродное датирование позволило датировать ключевые переходы в предыстории, такие как конец последнего ледникового периода и начало неолита и бронзового века в различных регионах.

Задний план

История

В 1939 году Мартин Камен и Сэмюэл Рубен из Радиационной лаборатории в Беркли начали эксперименты, чтобы определить, есть ли изотопы с периодом полураспада у каких-либо из обычных элементов в органическом веществе, достаточно долгие, чтобы иметь ценность для биомедицинских исследований. Они синтезировали 14
C
использовал лабораторный циклотронный ускоритель и вскоре обнаружил, что период полураспада атома намного больше, чем считалось ранее. За этим последовало предсказание Сержа А. Корфа , работавшего в то время в Институте Франклина в Филадельфии , о том, что взаимодействие тепловых нейтронов с 14
N
в верхних слоях атмосферы создаст 14
C
. Ранее считалось, что 14
C с
большей вероятностью будет создан дейтронами, взаимодействующими с 13
C
. В какой-то момент во время Второй мировой войны Уиллард Либби , который тогда был в Беркли, узнал об исследованиях Корфа и задумал, что можно использовать радиоуглерод для датирования.

В 1945 году Либби перешел в Чикагский университет , где начал свою работу по радиоуглеродному датированию. В 1946 году он опубликовал статью, в которой предположил, что углерод в живом веществе может включать 14
C,
а также нерадиоактивный углерод. Либби и несколько сотрудников приступили к экспериментам с метаном, собранным на очистных сооружениях в Балтиморе, и после изотопного обогащения своих образцов они смогли продемонстрировать, что они содержат 14
C
. Напротив, метан, созданный из нефти, не проявлял радиоуглеродной активности из-за своего возраста. Результаты были обобщены в статье в Science в 1947 году, в которой авторы отметили, что их результаты предполагают возможность датировать материалы, содержащие углерод органического происхождения.

Либби и Джеймс Арнольд приступили к проверке теории радиоуглеродного датирования, проанализировав образцы с известным возрастом. Например, два образца взят из могил двух египетских царей, Джосера и Снофра , независимо друг от друга приурочено к 2625 г. до н.э. плюс или минус 75 лет, были датированы радиоуглеродным измерением в среднее 2800 г. до н.э. плюс или минус 250 лет. Эти результаты были опубликованы в журнале Science в декабре 1949 года. В течение 11 лет после их объявления во всем мире было создано более 20 лабораторий радиоуглеродного датирования. В 1960 году за эту работу Либби была присуждена Нобелевская премия по химии .

Физико-химические характеристики

В природе углерод существует в виде двух стабильных нерадиоактивных изотопов : углерод-12 ( 12
C
) и углерод-13 ( 13
C
) и радиоактивный изотоп углерод-14 ( 14
C
), также известный как «радиоуглерод». Период полураспада 14
C
(время, необходимое для получения половины заданного количества 14
C
до распада ) составляет около 5730 лет, поэтому можно ожидать, что его концентрация в атмосфере уменьшится через тысячи лет, но 14
C
постоянно вырабатывается в нижней стратосфере и верхней тропосфере , в первую очередь галактическими космическими лучами и в меньшей степени солнечными космическими лучами. Эти космические лучи генерируют нейтроны, когда они проходят через атмосферу, которые могут столкнуться с азотом-14 ( 14
N
) атомов и превратить их в 14
C
. Следующая ядерная реакция является основным путем, по которому 14
C
создается:

п + 14
7
N
14
6
C
+ p

где n представляет собой нейтрон, а p представляет собой протон .

После производства 14
C
быстро соединяется с кислородом в атмосфере с образованием сначала монооксида углерода ( CO ), и, в конечном итоге, диоксида углерода ( CO
2
).

14
C
+ O
2
14
CO
+ O
14
СО
+ ОН → 14
CO
2
+ H

Образовавшийся таким образом углекислый газ диффундирует в атмосфере, растворяется в океане и поглощается растениями посредством фотосинтеза . Животные поедают растения, и в конечном итоге радиоуглерод распространяется по биосфере . Соотношение 14
C
к 12
C
составляет примерно 1,25 части 14
C
до 10 12 частей 12
C
. Кроме того, около 1% атомов углерода составляют стабильный изотоп. 13
C
.

Уравнение радиоактивного распада 14
C
- это:

14
6
C
14
7
N
+
е -
+
ν
е

Испуская бета-частицу ( электрон , e - ) и электронный антинейтрино (
ν
е
), один из нейтронов в 14
Ядро
C превращается в протон, и 14
Ядро
C превращается в стабильный (нерадиоактивный) изотоп 14
N
.

Принципы

В течение своей жизни растение или животное находится в равновесии с окружающей средой, обменивая углерод либо с атмосферой, либо через свой рацион. Следовательно, он будет иметь такую ​​же пропорцию 14
C
как атмосфера, или, в случае морских животных или растений, с океаном. Как только он умирает, он перестает приобретать 14
C
, но 14
C
в своем биологическом материале в это время будет продолжать распадаться, и поэтому соотношение 14
C
к 12
C
в его остатках будет постепенно уменьшаться. Так как 14
C
распадается с известной скоростью, долю радиоуглерода можно использовать для определения того, сколько времени прошло с тех пор, как данный образец прекратил обмен углерода - чем старше образец, тем меньше 14
C
останется.

Уравнение, управляющее распадом радиоактивного изотопа:

где N 0 - количество атомов изотопа в исходном образце (в момент времени t = 0, когда организм, из которого был взят образец, умер), а N - количество атомов, оставшихся после времени t . λ - постоянная, зависящая от конкретного изотопа; для данного изотопа она равна обратные от среднего жизни  - то есть среднее или ожидаемое время данного атом выживет до прохождения радиоактивного распада. Средний срок службы, обозначенный τ , 14
C
составляет 8 267 лет, поэтому приведенное выше уравнение можно переписать как:

Предполагается, что образец изначально имел такой же 14
C
/ 12
Отношение
C как отношение в атмосфере, и поскольку размер образца известен, общее количество атомов в образце может быть вычислено, давая N 0 , количество атомов 14
Атомы
C в исходном образце. Измерение N , количество 14
Атомы
C, присутствующие в настоящее время в образце, позволяют рассчитать t , возраст образца, используя приведенное выше уравнение.

Период полураспада радиоактивного изотопа (обычно обозначаемый t 1/2 ) является более знакомым понятием, чем средний срок службы, поэтому, хотя приведенные выше уравнения выражены в терминах среднего срока службы, чаще цитируют значение 14
Период полураспада
C, чем его средняя продолжительность жизни. В настоящее время принятое значение периода полураспада 14
C
составляет 5730 ± 40 лет. Это означает, что через 5730 лет только половина первоначального 14
C
останется; четверть останется через 11 460 лет; восьмой после 17 190 лет; и так далее.

Приведенные выше расчеты основаны на нескольких предположениях, например о том, что уровень 14
C
в атмосфере остается постоянным с течением времени. Фактически, уровень 14
C
в атмосфере значительно изменился, и в результате значения, полученные в приведенном выше уравнении, должны быть скорректированы с использованием данных из других источников. Это делается с помощью калибровочных кривых (обсуждаемых ниже), которые преобразуют измерение 14
C
в выборке в предполагаемый календарный возраст. Расчеты включают несколько этапов и включают промежуточное значение, называемое «радиоуглеродным возрастом», которое представляет собой возраст образца в «радиоуглеродных годах»: возраст, указанный в радиоуглеродных годах, означает, что калибровочная кривая не использовалась - расчеты для радиоуглеродных лет предположим, что атмосферный 14
C
/ 12
Коэффициент
C не изменился с течением времени.

Для расчета возраста радиоуглерода также требуется значение периода полураспада для 14
C
. В статье Либби 1949 года он использовал значение 5720 ± 47 лет, основанное на исследовании Engelkemeir et al. Это было удивительно близко к современному значению, но вскоре после этого принятое значение было пересмотрено до 5568 ± 30 лет, и это значение использовалось более десяти лет. Он был снова пересмотрен в начале 1960-х годов до 5730 ± 40 лет, что означало, что многие рассчитанные даты в опубликованных до этого статьях были неверными (ошибка в периоде полураспада составляет около 3%). Для согласования с этими ранними работами на радиоуглеродной конференции 1962 года в Кембридже (Великобритания) было решено использовать «период полураспада Либби», равный 5568 годам. Возраст радиоуглерода все еще рассчитывается с использованием этого периода полураспада и известен как «условный возраст радиоуглерода». Поскольку калибровочная кривая (IntCal) также сообщает прошлые атмосферные 14
Концентрация
C с использованием этого условного возраста, любой условный возраст, откалиброванный по кривой IntCal, даст правильный откалиброванный возраст. Когда указывается дата, читатель должен знать, что если это некалиброванная дата (термин, используемый для дат, указанных в радиоуглеродных годах), она может существенно отличаться от наилучшей оценки фактической календарной даты, поскольку в ней используется неправильное значение. на период полураспада 14
C
, и поскольку никакая поправка (калибровка) не применялась к исторической вариации 14
C
в атмосфере с течением времени.

Резервуар обмена углерода

Упрощенная версия резервуара обмена углерода, показывающая пропорции углерода и относительную активность 14
C
в каждом резервуаре

Углерод распространяется в атмосфере, биосфере и океанах; все вместе они упоминаются как резервуар обмена углерода, и каждый компонент также упоминается отдельно как резервуар обмена углерода. Различные элементы резервуара обмена углерода различаются по тому, сколько углерода они хранят, и по тому, сколько времени требуется для 14
C,
генерируемый космическими лучами, полностью смешивается с ними. Это влияет на соотношение 14
C
к 12
C
в различных резервуарах, и, следовательно, радиоуглеродный возраст образцов, взятых из каждого резервуара. Атмосфера, в которой 14
C
образуется, содержит около 1,9% всего углерода в коллекторах, а 14
C
содержит смеси менее чем за семь лет. Соотношение 14
C
к 12
C
в атмосфере принимается в качестве базовой линии для других резервуаров: если другой резервуар имеет более низкий коэффициент 14
C
к 12
C
, это указывает на то, что углерод более старый и, следовательно, что либо некоторые из 14
C
разложился, или в резервуар поступает углерод, не соответствующий атмосферному фону. Поверхность океана является примером: она содержит 2,4% углерода в обменном резервуаре, но его только около 95%. 14
C,
как и следовало ожидать, если бы соотношение было таким же, как в атмосфере. Время, необходимое для того, чтобы углерод из атмосферы смешался с поверхностью океана, составляет всего несколько лет, но поверхностные воды также получают воду из глубин океана, в резервуаре которого содержится более 90% углерода. Вода в глубоком океане циркулирует обратно через поверхностные воды примерно через 1000 лет, поэтому поверхностные воды содержат комбинацию более старой воды с истощенными. 14
C
, и вода недавно на поверхности, с 14
C
в равновесии с атмосферой.

У существ, обитающих на поверхности океана, такое же 14
Соотношение
C как воды, в которой они живут, и в результате уменьшенного 14
C
/ 12
При
коэффициенте
C радиоуглеродный возраст морской жизни обычно составляет около 400 лет. Организмы на суше находятся в более близком равновесии с атмосферой и обладают такими же свойствами. 14
C
/ 12
Соотношение
C как атмосфера. Эти организмы содержат около 1,3% углерода в резервуаре; морские организмы имеют массу менее 1% от наземных и не показаны на диаграмме. Накопленное мертвое органическое вещество как растений, так и животных превышает массу биосферы почти в 3 раза, и, поскольку это вещество больше не обменивается углеродом с окружающей средой, оно имеет 14
C
/ 12
Коэффициент
C ниже, чем у биосферы.

Соображения по поводу свиданий

Вариация в 14
C
/ 12
Соотношение
C в различных частях резервуара обмена углерода означает, что простой расчет возраста образца на основе количества 14
C, который
он содержит, часто дает неверный результат. Есть несколько других возможных источников ошибок, которые необходимо учитывать. Ошибки бывают четырех основных типов:

  • вариации в 14
    C
    / 12
    Коэффициент
    C в атмосфере, как географически, так и во времени;
  • изотопное фракционирование;
  • вариации в 14
    C
    / 12
    Соотношение
    C в разных частях коллектора;
  • загрязнение.

Атмосферное изменение

Атмосферный 14
C
для северного и южного полушарий, показывающий процентное превышение над уровнями до бомбардировки. Договор о частичном запрещении испытаний вступил в силу 10 октября 1963 года.

В первые годы использования этого метода было понятно, что он зависит от атмосферного давления. 14
C
/ 12
Соотношение
C оставалось неизменным в течение предыдущих нескольких тысяч лет. Чтобы проверить точность метода, были протестированы несколько артефактов, датируемых другими методами; результаты испытаний разумно согласуются с истинным возрастом объектов. Однако со временем стали появляться расхождения между известной хронологией древнейших египетских династий и радиоуглеродными датами египетских артефактов. Ни ранее существовавшая египетская хронология, ни новый метод радиоуглеродного датирования нельзя было считать точным, но третья возможность заключалась в том, что 14
C
/ 12
Соотношение
C со временем изменилось. Вопрос был решен путем изучения годичных колец : сравнение перекрывающихся рядов годичных колец позволило построить непрерывную последовательность данных годичных колец, охватывающую 8000 лет. (С тех пор ряд данных по годичным кольцам был увеличен до 13 900 лет.) В 1960-х Ганс Зюсс смог использовать последовательность годичных колец, чтобы показать, что даты, полученные с помощью радиоуглерода, совпадают с датами, назначенными египтологами. Это стало возможным, потому что, хотя однолетние растения, такие как кукуруза, имеют 14
C
/ 12
Коэффициент
C, который отражает соотношение атмосферы в то время, когда они росли, деревья добавляют материал только к своему внешнему кольцу деревьев в любой данный год, в то время как внутренние годичные кольца не получают своего 14
C
пополняется и вместо этого начинает проигрывать 14
C
через распад. Следовательно, каждое кольцо сохраняет запись атмосферного 14
C
/ 12
Отношение
углерода к году, в котором оно выросло. Углеродное датирование древесины по годам самих годичных колец обеспечивает необходимую проверку атмосферных условий. 14
C
/ 12
Коэффициент
C : с образцом известной даты и измерением значения N (количества атомов 14
C,
остающийся в образце), уравнение углеродного датирования позволяет рассчитать N 0 - количество атомов 14
C
в образце во время формирования годичного кольца - и, следовательно, 14
C
/ 12
Коэффициент
C в атмосфере в то время. Используя результаты углеродного датирования годичных колец, стало возможным построить калибровочные кривые, предназначенные для исправления ошибок, вызванных изменением во времени 14
C
/ 12
Соотношение
C. Эти кривые более подробно описаны ниже .

Уголь и нефть начали сжигать в больших количествах в 19 веке. Оба достаточно стары, поэтому в них мало или вообще не обнаруживается 14
C
и, как следствие, CO
2
высвобожден существенно разбавил атмосферный 14
C
/ 12
Соотношение
C. Таким образом, датировка объекта началом 20-го века дает кажущуюся дату старше истинной. По той же причине, 14
Концентрации
углерода в окрестностях крупных городов ниже, чем в среднем в атмосфере. Этот эффект ископаемого топлива (также известный как эффект Зюсса по имени Ханса Зюсса, который впервые сообщил о нем в 1955 году) приведет только к сокращению выбросов на 0,2%. 14
С
деятельностью , если дополнительный углерод из ископаемого топлива были распределены по всему обменному резервуару углерода, но из-за длительную задержку в смешивании с глубоким океаном, реальный эффект снижения на 3%.

Гораздо больший эффект дают наземные ядерные испытания, в результате которых в атмосферу выбрасывается большое количество нейтронов, что приводит к созданию 14
C
. Примерно с 1950 по 1963 год, когда были запрещены ядерные испытания в атмосфере, по оценкам, несколько тонн 14
C
были созданы. Если все это лишнее 14
C
немедленно распространился по всему резервуару обмена углерода, это привело бы к увеличению 14
C
/ 12
C
составляет всего несколько процентов, но немедленным эффектом было почти удвоение количества 14
C
в атмосфере, пик которого пришелся на 1964 год для северного полушария и в 1966 году для южного полушария. Уровень с тех пор упал, поскольку этот импульс бомбы или «углерод бомбы» (как его иногда называют) просачивается в остальную часть резервуара.

Изотопное фракционирование

Фотосинтез - это основной процесс, посредством которого углерод перемещается из атмосферы в живые существа. В путях фотосинтеза 12
C
всасывается немного легче, чем 13
C
, который, в свою очередь, легче всасывается, чем 14
C
. Дифференциальное поглощение трех изотопов углерода приводит к 13
C
/ 12
C
и 14
C
/ 12
Соотношения
C в растениях отличаются от соотношений в атмосфере. Этот эффект известен как изотопное фракционирование.

Чтобы определить степень фракционирования, которая имеет место на данном заводе, количество обоих 12
C
и 13
Изотопы
C измеряются, и в результате 13
C
/ 12
Затем соотношение
C сравнивается со стандартным соотношением, известным как PDB. В 13
C
/ 12
Коэффициент
C используется вместо 14
C
/ 12
C,
потому что первое намного легче измерить, а второе легко получить: истощение 13
C
относительно 12
C
пропорционально разнице атомных масс двух изотопов, поэтому обеднение для 14
C
вдвое больше истощения 13
C
. Фракционирование 13
C
, известный как δ 13 C , рассчитывается следующим образом:

где знак указывает частей на тысячу . Поскольку стандарт PDB содержит необычно высокую долю 13
C
, наиболее измеряемая δ 13 C значения отрицательные.

Овцы Северного Роналдси на пляже в Северном Роналдси . Зимой эти овцы питаются водорослями, у которых более высокая δ 13 C. содержание, чем трава; образцы от этих овец имеют δ 13 C значение около -13 ‰, что намного выше, чем у овец, питающихся травами.
Материал Типичное значение δ 13 C диапазон
PDB 0 ‰
Морской планктон От −22 ‰ до −17 ‰
C3 растения От −30 ‰ до −22 ‰
C4 растения От −15 ‰ до −9 ‰
Атмосферный CO
2
−8 ‰
Морское СО
2
От −32 ‰ до −13 ‰

Для морских организмов детали реакций фотосинтеза менее понятны, и δ 13 C значения для морских фотосинтезирующих организмов зависят от температуры. При более высоких температурах CO
2
плохо растворяется в воде, а значит, меньше CO
2
доступен для фотосинтетических реакций. В этих условиях фракционирование снижается, и при температурах выше 14 ° C δ 13 C значения соответственно выше, а при более низких температурах CO
2
становится более растворимым и, следовательно, более доступным для морских организмов. Значение δ 13 C ценность для животных зависит от их рациона. Животное, которое ест пищу с высоким значением δ 13 C значения будут иметь более высокие значения δ 13 C чем тот, кто ест пищу с более низким δ 13 C значения. Собственные биохимические процессы животного также могут повлиять на результаты: например, костные минералы и костный коллаген обычно имеют более высокую концентрацию 13
C,
чем содержится в рационе животного, хотя и по другим биохимическим причинам. Обогащение кости 13
C
также означает, что выделяемый материал обедняется 13
C
относительно диеты.

С 13
C
составляет около 1% углерода в образце, 13
C
/ 12
Отношение
C можно точно измерить масс-спектрометрией . Типичные значения δ 13 C были обнаружены экспериментально для многих растений, а также для различных частей животных, таких как костный коллаген , но при датировании данного образца лучше определить δ 13 C значение для этого образца напрямую, чем полагаться на опубликованные значения.

Обмен углерода между атмосферным CO
2
и карбонаты на поверхности океана также подлежат фракционированию, при этом 14
C
в атмосфере более вероятно, чем 12
C
раствориться в океане. В результате общее увеличение 14
C
/ 12
Соотношение
C в океане 1,5%, относительно 14
C
/ 12
Соотношение
C в атмосфере. Это увеличение 14
Концентрация
углерода почти полностью компенсирует уменьшение, вызванное подъемом воды (содержащей старую и, следовательно, 14
C
обеднен, углерод) из глубин океана, так что прямые измерения 14
Излучение
углерода аналогично измерениям для остальной части биосферы. Поправка на изотопное фракционирование, как это делается для всех радиоуглеродных дат, позволяет сравнивать результаты, полученные в различных частях биосферы, дает кажущийся возраст поверхностных вод океана около 400 лет.

Пластовые эффекты

Первоначальная гипотеза Либби предполагала, что 14
C
/ 12
Отношение
C в обменном резервуаре является постоянным во всем мире, но с тех пор было обнаружено, что существует несколько причин изменения этого отношения в резервуаре.

Морской эффект

Морской эффект : СО
2
в атмосфере переходит в океан, растворяясь в поверхностных водах в виде ионов карбоната и бикарбоната; в то же время ионы карбоната в воде возвращаются в воздух в виде CO
2
. Этот процесс обмена приносит 14
C
из атмосферы в поверхностные воды океана, но 14
Введенный таким образом
C требует много времени, чтобы просочиться через весь объем океана. Самые глубокие части океана очень медленно смешиваются с поверхностными водами, причем перемешивание происходит неравномерно. Основным механизмом, выводящим глубокую воду на поверхность, является апвеллинг, который чаще встречается в регионах, расположенных ближе к экватору. На апвеллинг также влияют такие факторы, как топография дна местного океана и береговой линии, климат и характер ветра. В целом смешивание глубинных и поверхностных вод занимает гораздо больше времени, чем смешивание атмосферного CO.
2
с поверхностными водами, и в результате вода из некоторых глубоководных районов океана имеет очевидный радиоуглеродный возраст в несколько тысяч лет. Апвеллинг смешивает эту "старую" воду с поверхностными водами, давая поверхностным водам кажущийся возраст около нескольких сотен лет (после поправки на фракционирование). Этот эффект неоднороден - средний эффект составляет около 400 лет, но есть локальные отклонения в несколько сотен лет для территорий, географически близких друг к другу. Эти отклонения могут быть учтены при калибровке, и пользователи программного обеспечения, такого как CALIB, могут предоставить в качестве входных данных соответствующую поправку для местоположения своих образцов. Этот эффект также применяется к морским организмам, таким как раковины, и морским млекопитающим, таким как киты и тюлени, радиоуглеродный возраст которых составляет сотни лет.

Эффект полушария

В северном и южном полушариях есть системы атмосферной циркуляции , которые достаточно независимы друг от друга, так что между ними существует заметная временная задержка. Атмосферный 14
C
/ 12
Отношение
C ниже в южном полушарии, с очевидным дополнительным возрастом около 40 лет для радиоуглеродных результатов с юга по сравнению с севером. Это связано с тем, что большая площадь поверхности океана в южном полушарии означает, что между океаном и атмосферой происходит больший обмен углерода, чем на севере. Поскольку поверхность океана обеднена 14
C
из-за морского эффекта, 14
C
удаляется из южной атмосферы быстрее, чем из северной. Эффект усиливается сильным апвеллингом вокруг Антарктиды.

Прочие эффекты

Если углерод в пресной воде частично поступает из состаренного углерода, например из горных пород, то результатом будет снижение 14
C
/ 12
Соотношение
C в воде. Например, реки, протекающие по известняку , который в основном состоит из карбоната кальция , приобретают ионы карбоната. Точно так же грунтовые воды могут содержать углерод, полученный из горных пород, через которые они прошли. Эти камни обычно настолько стары, что больше не содержат каких-либо измеримых 14
C
, поэтому этот углерод снижает 14
C
/ 12
Соотношение
C воды, в которую она входит, что может привести к кажущемуся возрасту в тысячи лет как для загрязненной воды, так и для растений и пресноводных организмов, которые в ней живут. Это известно как эффект жесткой воды, потому что он часто связан с ионами кальция, которые характерны для жесткой воды; другие источники углерода, такие как гумус, могут дать аналогичные результаты, а также могут снизить кажущийся возраст, если они более недавнего происхождения, чем образец. Эффект сильно различается, и нет общего смещения, которое можно применить; Для определения размера смещения обычно требуются дополнительные исследования, например, путем сравнения радиоуглеродного возраста отложившихся пресноводных раковин с соответствующим органическим материалом.

Вулканические извержения выбрасывают в воздух большое количество углерода. Углерод имеет геологическое происхождение и не обнаруживается. 14
C
, так что 14
C
/ 12
Коэффициент
C в окрестностях вулкана понижен по сравнению с прилегающими территориями. Спящие вулканы также могут выделять старый углерод. У растений, которые фотосинтезируют этот углерод, также меньше 14
C
/ 12
Соотношения
C : например, было обнаружено , что растения в окрестностях кальдеры Фурнас на Азорских островах имеют очевидный возраст от 250 до 3320 лет.

Загрязнение

Любое добавление углерода к образцу другого возраста приведет к неточности измеренной даты. Загрязнение современным углеродом приводит к тому, что образец кажется моложе, чем он есть на самом деле: эффект больше для более старых образцов. Если образец возрастом 17 000 лет загрязнен так, что 1% образца составляет современный углерод, он будет выглядеть на 600 лет моложе; для образца возрастом 34 000 лет такое же количество загрязнения привело бы к ошибке в 4 000 лет. Загрязнение старым углеродом, без остатка 14
C
вызывает ошибку в другом направлении, независимо от возраста - образец, загрязненный 1% старого углерода, будет казаться примерно на 80 лет старше, чем он есть на самом деле, независимо от даты образца.

Образцы

Образцы для датирования необходимо преобразовать в форму, подходящую для измерения 14
Содержание
C ; это может означать преобразование в газообразную, жидкую или твердую форму, в зависимости от используемой методики измерения. Прежде чем это можно будет сделать, образец необходимо обработать для удаления любых загрязнений и любых нежелательных компонентов. Это включает удаление видимых загрязнений, таких как корешки, которые могли проникнуть в образец с момента его захоронения. Для удаления гуминовой кислоты и карбонатов можно использовать щелочные и кислотные промывки, но следует соблюдать осторожность, чтобы избежать удаления части образца, содержащей проверяемый углерод.

Существенные соображения

  • Обычно перед испытанием образец древесины сокращают до целлюлозного компонента, но, поскольку это может уменьшить объем образца до 20% от его первоначального размера, часто также проводится испытание всей древесины. Древесный уголь часто проверяется, но, вероятно, потребуется обработка для удаления загрязняющих веществ.
  • Можно проверить несгоревшую кость; Обычно для датирования используется коллаген , белковая фракция, которая остается после смывания структурного материала кости. Когда-то считалось, что гидроксипролин , одна из составляющих аминокислот в костях, является надежным индикатором, поскольку не было известно, что он встречается, кроме как в костях, но с тех пор он был обнаружен в грунтовых водах.
  • Тестируемость обожженной кости зависит от условий, при которых кость была сожжена. Если кость нагревали в восстановительных условиях , она (и связанные с ней органические вещества) могли быть карбонизированы. В этом случае образец часто можно использовать.
  • Раковины как морских, так и наземных организмов почти полностью состоят из карбоната кальция в виде арагонита или кальцита или их смеси. Карбонат кальция очень подвержен растворению и перекристаллизации; перекристаллизованный материал будет содержать углерод из окружающей среды образца, который может иметь геологическое происхождение. Если испытания рекристаллизованной оболочки неизбежны, иногда можно идентифицировать исходный материал оболочки из последовательности испытаний. Также можно протестировать конхиолин , органический белок, содержащийся в скорлупе, но он составляет только 1-2% материала скорлупы.
  • Три основных компонента торфа - это гуминовая кислота, гумины и фульвокислота. Из них гумины дают наиболее надежную дату, поскольку они нерастворимы в щелочах и с меньшей вероятностью содержат загрязняющие вещества из окружающей среды образца. Особая трудность с сухим торфом - удаление корешков, которые, вероятно, будет трудно отличить от материала пробы.
  • Почва содержит органический материал, но из-за вероятности загрязнения гуминовой кислотой более позднего происхождения очень трудно получить удовлетворительные радиоуглеродные данные. Предпочтительно просеивать почву на предмет фрагментов органического происхождения и датировать фрагменты методами, устойчивыми к небольшим размерам образцов.
  • Другие материалы, которые были успешно датированы, включают слоновую кость, бумагу, текстиль, отдельные семена и зерна, солому из глиняных кирпичей и обугленные остатки пищи, найденные в керамике.

Подготовка и размер

В частности, для более старых образцов может быть полезно увеличить количество 14
C
в образце перед тестированием. Это можно сделать с помощью термодиффузионной колонки. Этот процесс занимает около месяца и требует образца примерно в десять раз больше, чем потребовалось бы в противном случае, но он позволяет более точно измерить 14
C
/ 12
Коэффициент
C в старом материале и увеличивает максимальный возраст, о котором можно достоверно сообщить.

После удаления загрязнения образцы необходимо преобразовать в форму, подходящую для используемой технологии измерения. Если требуется газ, CO
2
широко используется. Для использования образцов в жидкостных сцинтилляционных счетчиках углерод должен быть в жидкой форме; образец обычно превращается в бензол . Для масс-спектрометрии на ускорителе наиболее распространены твердые графитовые мишени, хотя газообразный CO
2
также можно использовать.

Количество материала, необходимого для тестирования, зависит от типа образца и используемой технологии. Существует два типа технологий тестирования: детекторы, регистрирующие радиоактивность, известные как бета-счетчики, и масс-спектрометры с ускорителями. Для бета-счетчиков обычно требуется образец весом не менее 10 граммов (0,35 унции). Ускорительная масс-спектрометрия намного более чувствительна, и можно использовать образцы, содержащие всего 0,5 миллиграмма углерода.

Измерение и результаты

Измерение 14
C
сейчас чаще всего выполняется с помощью масс-спектрометра ускорителя.

Спустя десятилетия после того, как Либби провела первые эксперименты по радиоуглеродному датированию, единственный способ измерить 14
C
в образце должен был обнаружить радиоактивный распад отдельных атомов углерода. В этом подходе измеряется активность образца в количестве событий распада на единицу массы за период времени. Этот метод также известен как «бета-счет», потому что это бета-частицы, испускаемые распадающимися 14
Обнаруженные атомы
C. В конце 1970-х стал доступен альтернативный подход: прямой подсчет количества 14
C
и 12
Атомы
C в данном образце, полученные с помощью масс-спектрометрии на ускорителе, обычно обозначаются как AMS. AMS считает 14
C
/ 12
Коэффициент
C напрямую, а не активность образца, но измерения активности и 14
C
/ 12
Соотношение
C можно точно преобразовать друг в друга. Некоторое время методы бета-подсчета были более точными, чем AMS, но теперь AMS более точен и стал предпочтительным методом для измерений радиоуглерода. Помимо улучшенной точности, AMS имеет еще два существенных преимущества по сравнению с бета-счетом: он может выполнять точное тестирование на образцах, слишком маленьких для бета-подсчета, и это намного быстрее - точность 1% может быть достигнута за считанные минуты с помощью AMS, что намного быстрее, чем это было бы возможно с помощью более старых технологий.

Бета-подсчет

Первым детектором Либби был счетчик Гейгера его собственной разработки. Он преобразовал углерод в своем образце в ламповую сажу (сажу) и покрыл ею внутреннюю поверхность цилиндра. Этот цилиндр вставляли в счетчик таким образом, чтобы счетная проволока находилась внутри цилиндра с образцом, чтобы не было материала между образцом и проволокой. Любой промежуточный материал помешал бы обнаружению радиоактивности, так как бета-частицы, испускаемые распадом 14
C
настолько слабы, что половина из них останавливается алюминием толщиной 0,01 мм.

Метод Либби вскоре был вытеснен газовыми пропорциональными счетчиками , на которые меньше влиял углерод бомбы (дополнительный 14
C
создан в результате испытаний ядерного оружия). Эти счетчики регистрируют всплески ионизации, вызванные бета-частицами, испускаемыми распадающимися 14
Атомы
углерода ; всплески пропорциональны энергии частицы, поэтому другие источники ионизации, такие как фоновое излучение, можно идентифицировать и игнорировать. Счетчики окружены свинцовым или стальным экраном для устранения фонового излучения и уменьшения падения космических лучей. Кроме того, используются детекторы антисовпадений ; эти записывают события вне счетчика, и любое событие, зарегистрированное одновременно как внутри, так и вне счетчика, рассматривается как постороннее событие и игнорируется.

Другая распространенная технология, используемая для измерения 14
Активность
С - это жидкостный сцинтилляционный счетчик, который был изобретен в 1950 году, но ему пришлось подождать до начала 1960-х годов, когда были разработаны эффективные методы синтеза бензола, чтобы стать конкурентоспособным с газовым счетом; после 1970 г. жидкостные счетчики стали более распространенным технологическим выбором для вновь построенных лабораторий датирования. Счетчики работают, обнаруживая вспышки света, вызванные бета-частицами, испускаемыми 14
C,
поскольку они взаимодействуют с флуоресцентным агентом, добавленным к бензолу. Подобно газовым счетчикам, жидкостным сцинтилляционным счетчикам требуются счетчики экранирования и антисовпадений.

Как для газового пропорционального счетчика, так и для жидкостного сцинтилляционного счетчика измеряется количество бета-частиц, обнаруженных за данный период времени. Поскольку масса пробы известна, ее можно преобразовать в стандартную меру активности в единицах числа импульсов в минуту на грамм углерода (cpm / г C) или беккерелей на кг (Бк / кг C, в единицах СИ. ). Каждое измерительное устройство также используется для измерения активности холостого образца - образца, приготовленного из углерода, достаточно старого, чтобы не иметь активности. Это дает значение радиационного фона, которое необходимо вычесть из измеренной активности пробы, которую нужно датировать, чтобы получить активность, относящуюся исключительно к этой пробе. 14
C
. Кроме того, измеряется образец со стандартной активностью, чтобы обеспечить базовый уровень для сравнения.

Ускорительная масс-спектрометрия

Упрощенная схематическая компоновка ускорительного масс-спектрометра, используемого для подсчета изотопов углерода для датирования углерода

AMS считает атомы 14
C
и 12
C
в данном образце, определяя 14
C
/ 12
Соотношение
C напрямую. Образец, часто в форме графита, испускает ионы C - (атомы углерода с одним отрицательным зарядом), которые вводятся в ускоритель . Ионы ускоряются и проходят через стриппер, который удаляет несколько электронов, так что ионы появляются с положительным зарядом. Ионы, которые могут иметь от 1 до 4 положительных зарядов (от C + до C 4+ ), в зависимости от конструкции ускорителя, затем проходят через магнит, который искривляет их путь; более тяжелые ионы изогнуты меньше, чем более легкие, поэтому разные изотопы появляются как отдельные потоки ионов. Затем детектор частиц регистрирует количество ионов, обнаруженных в 14
C
потоком, но поскольку объем 12
C
13
C
, необходим для калибровки) слишком велик для обнаружения отдельных ионов, счет определяется путем измерения электрического тока, создаваемого в чашке Фарадея . Большой положительный заряд, индуцированный стриппером, вынуждает такие молекулы, как 13
CH
, вес которого достаточно близок к 14
C
мешать измерениям, диссоциировать, чтобы они не обнаруживались. Большинство машин AMS также измеряют δ 13 C образца. , для использования при расчете радиоуглеродного возраста образца. Использование AMS, в отличие от более простых форм масс-спектрометрии, необходимо из-за необходимости отличать изотопы углерода от других атомов или молекул, которые очень близки по массе, например 14
N
и 13
CH
. Как и в случае бета-подсчета, используются как холостые, так и стандартные образцы. Могут быть измерены два разных типа заготовки: образец мертвого углерода, который не подвергался химической обработке, для обнаружения любого фона машины, и образец, известный как технологический холостой, сделанный из мертвого углерода, который точно таким же образом перерабатывается в целевой материал. как образец, который датируется. Любой 14
Сигнал
C от фоновой заготовки станка, вероятно, будет вызван либо пучками ионов, которые не прошли ожидаемый путь внутри детектора, либо гидридами углерода, такими как 12
CH
2
или же 13
CH
. А 14
Сигнал
C от технологического бланка измеряет количество загрязнения, внесенного во время подготовки образца. Эти измерения используются в последующем вычислении возраста образца.

Расчеты

Расчеты, которые должны быть выполнены на основе проведенных измерений, зависят от используемой технологии, поскольку бета-счетчики измеряют радиоактивность образца, тогда как AMS определяет соотношение трех различных изотопов углерода в образце.

Чтобы определить возраст образца, активность которого была измерена с помощью бета-подсчета, необходимо найти отношение его активности к активности стандарта. Чтобы определить это, измеряется холостой образец (старый или мертвый углерод) и образец с известной активностью. Дополнительные образцы позволяют обнаруживать и исправлять такие ошибки, как фоновое излучение и систематические ошибки в лабораторной установке. Наиболее распространенным стандартным материалом пробы является щавелевая кислота, такая как стандарт HOxII, 1000 фунтов которой были приготовлены Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) в 1977 году на основе урожая французской свеклы.

Результаты тестирования AMS представлены в виде соотношений 12
C
, 13
C
и 14
C
, которые используются для вычисления Fm, «современной дроби». Это определяется как соотношение между 14
C
/ 12
Соотношение
C в образце и 14
C
/ 12
С
соотношение в современном углерода, который в свою очередь , определяется как 14
C
/ 12
Коэффициент
C, который можно было бы измерить в 1950 году, если бы не было эффекта ископаемого топлива.

И бета-подсчет, и результаты AMS должны быть скорректированы для фракционирования. Это необходимо, потому что разные материалы одного возраста, которые из-за фракционирования естественно имеют разные 14
C
/ 12
Отношения
C , будут иметь разный возраст, потому что 14
C
/ 12
Коэффициент
C принимается за показатель возраста. Чтобы избежать этого, все измерения радиоуглерода преобразуются в измерения, которые можно было бы увидеть, если бы образец был сделан из дерева, имеющего известную величину δ. 13
Значение
C -25 ‰.

После исправления 14
C
/ 12
Коэффициент
C известен, "радиоуглеродный возраст" рассчитывается по формуле:

В расчетах используется 8 033, среднее время жизни, полученное из периода полураспада Либби в 5 568 лет, а не 8 267, среднее время жизни, полученное из более точного современного значения 5730 лет. Значение периода полураспада по Либби используется для поддержания согласованности с ранними результатами испытаний на радиоуглерод; Калибровочные кривые включают поправку на это, поэтому точность окончательного календарного возраста гарантирована.

Ошибки и надежность

Достоверность результатов можно повысить, увеличив время тестирования. Например, если подсчета бета-распадов в течение 250 минут достаточно, чтобы дать ошибку ± 80 лет с достоверностью 68%, то удвоение времени счета до 500 минут позволит получить образец только с половиной меньшего 14
C
должна быть измерена с тем же сроком погрешности 80 лет.

Радиоуглеродное датирование обычно ограничивается датировкой образцов возрастом не более 50 000 лет, поскольку более старые образцы не имеют недостаточного 14
C
быть измеримым. Более старые даты были получены с использованием специальных методов подготовки проб, больших образцов и очень длительного времени измерения. Эти методы позволяют измерять даты до 60 000, а в некоторых случаях и до 75 000 лет до настоящего времени.

Радиоуглеродные даты обычно представлены с диапазоном одного стандартного отклонения (обычно обозначаемого греческой буквой сигма как 1σ) по обе стороны от среднего. Однако диапазон дат 1σ представляет собой только 68% уровень достоверности, поэтому истинный возраст измеряемого объекта может выходить за пределы указанного диапазона дат. Это было продемонстрировано в 1970 году экспериментом, проведенным радиоуглеродной лабораторией Британского музея, в котором еженедельные измерения проводились на одном и том же образце в течение шести месяцев. Результаты сильно различались (хотя и соответствовали нормальному распределению ошибок в измерениях) и включали несколько диапазонов дат (с достоверностью 1σ), которые не пересекались друг с другом. Измерения включали одно с диапазоном от примерно 4250 до примерно 4390 лет назад, а другое с диапазоном от примерно 4520 до примерно 4690.

Ошибки в процедуре также могут привести к ошибкам в результатах. Если 1% бензола в современном эталонном образце случайно испарится, сцинтилляционный счет даст радиоуглеродный возраст, который будет меньше примерно на 80 лет.

Калибровка

Пень очень старой сосны щетинистой. Годовые кольца этих деревьев (среди прочих) используются при построении калибровочных кривых.

Приведенные выше вычисления дают даты в радиоуглеродных годах: т. Е. Даты, которые представляют возраст, которым будет соответствовать выборка, если 14
C
/ 12
Коэффициент
C исторически был постоянным. Хотя Либби еще в 1955 году указала на возможность того, что это предположение было неверным, только после того, как начали накапливаться расхождения между измеренными возрастами и известными историческими датами артефактов, стало ясно, что к возрастам радиоуглерода необходимо внести поправку. получить календарные даты.

Чтобы построить кривую, которая может быть использована для соотнесения календарных лет с годами по радиоуглероду, необходима последовательность надежно датированных образцов, которые можно протестировать для определения их радиоуглеродного возраста. Изучение годичных колец привело к первой такой последовательности: отдельные куски дерева демонстрируют характерные последовательности колец, которые различаются по толщине из-за факторов окружающей среды, таких как количество осадков в конкретный год. Эти факторы влияют на все деревья в области, поэтому изучение последовательностей годичных колец из старой древесины позволяет идентифицировать перекрывающиеся последовательности. Таким образом, непрерывная последовательность годичных колец может уйти далеко в прошлое. Первая такая опубликованная последовательность, основанная на кольцах сосны щетинистой, была создана Уэсли Фергюсоном . Ханс Зюсс использовал эти данные для публикации первой калибровочной кривой для радиоуглеродного датирования в 1967 году. Кривая показала два типа отклонения от прямой линии: долгосрочное колебание с периодом около 9000 лет и более краткосрочное изменение, которое часто называют как "покачивания", с периодом в десятилетия. Сюсс сказал, что он нарисовал линию, показывающую колебания, с помощью "космического швунга ", имея в виду, что изменения были вызваны внеземными силами. Некоторое время было неясно, были ли эти покачивания реальными или нет, но теперь они хорошо известны. Эти краткосрочные колебания калибровочной кривой теперь известны как эффекты де Фриза по имени Хесселя де Фриза .

Калибровочная кривая используется путем взятия даты по радиоуглероду, сообщенной лабораторией, и отсчета от этой даты на вертикальной оси графика. Точка, где эта горизонтальная линия пересекает кривую, покажет календарный возраст образца на горизонтальной оси. Это обратный способ построения кривой: точка на графике получена из выборки известного возраста, такой как годичное кольцо; когда это проверено, результирующий радиоуглеродный возраст дает точку данных для графика.

Кривая Северного полушария из IntCal20. По состоянию на 2020 год это самая последняя версия стандартной калибровочной кривой. Диагональная линия показывает, где бы лежала кривая, если бы радиоуглеродный возраст и календарный возраст были одинаковыми.

В течение следующих тридцати лет было опубликовано множество калибровочных кривых с использованием различных методов и статистических подходов. Они были заменены серией кривых IntCal, начиная с IntCal98, опубликованной в 1998 году и обновленной в 2004, 2009, 2013 и 2020 годах. Усовершенствования этих кривых основаны на новых данных, собранных из годичных колец, варваров , кораллов , растений. макрофоссилий , образования и фораминиферы . Данные IntCal20 включают отдельные кривые для северного и южного полушарий, поскольку они систематически различаются из-за эффекта полушария. Южная кривая (SHCAL20) основана на независимых данных, где это возможно, и получена из северной кривой путем добавления среднего смещения для южного полушария, где не было прямых данных. Также имеется отдельная морская калибровочная кривая MARINE20. Для набора образцов, образующих последовательность с известным разделением во времени, эти образцы образуют подмножество калибровочной кривой. Последовательность можно сравнить с калибровочной кривой и наилучшим образом соответствовать установленной последовательности. Этот метод "покачивания" может привести к более точному датированию, чем это возможно с отдельными радиоуглеродными датами. Согласование покачиванием можно использовать в местах, где есть плато на калибровочной кривой, и, следовательно, оно может обеспечить гораздо более точную дату, чем методы пересечения или вероятностные методы. Техника не ограничивается годичными кольцами деревьев; например, многослойная последовательность тефры в Новой Зеландии, которая, как полагают , возникла до колонизации островов людьми, была датирована 1314 г. н.э. ± 12 лет путем сопоставления колебаний. Колебания также означают, что считывание даты с калибровочной кривой может дать более одного ответа: это происходит, когда кривая изгибается вверх и вниз настолько, что радиоуглеродный возраст пересекает кривую более чем в одном месте, что может привести к получению радиоуглеродного результата. представлены в виде двух отдельных возрастных диапазонов, соответствующих двум частям кривой, отсчитываемым радиоуглеродным возрастом.

Байесовские статистические методы могут применяться, когда необходимо откалибровать несколько радиоуглеродных дат. Например, если серия радиоуглеродных дат берется с разных уровней стратиграфической последовательности, байесовский анализ может использоваться для оценки дат, которые являются выбросами, и может вычислять улучшенные распределения вероятностей на основе предварительной информации о том, что последовательность должна быть упорядочена по времени. . Когда был представлен байесовский анализ, его использование было ограничено необходимостью использования мэйнфреймов для выполнения вычислений, но с тех пор этот метод был реализован в программах, доступных для персональных компьютеров, таких как OxCal.

Отчетные даты

С момента датировки первых образцов использовалось несколько форматов цитирования результатов радиоуглеродного анализа. По состоянию на 2019 год стандартный формат, требуемый журналом Radiocarbon, выглядит следующим образом.

Неоткалиброванные даты следует указывать как "<лаборатория>: < 14
C
год> ± <диапазон> АД », где:

  • <лаборатория> указывает лабораторию, которая проверила образец, и идентификатор образца.
  • < 14
    C
    год> - лабораторное определение возраста образца в радиоуглеродных годах.
  • <диапазон> - оценка лаборатории ошибки возраста при достоверности 1σ.
  • BP означает « до настоящего », имея в виду ссылочную дату 1950 года, так что 500 BP означает 1450 год нашей эры.

Например, неоткалиброванная дата «UtC-2020: 3510 ± 60 л.н.» указывает на то, что образец был протестирован Утрехтской лабораторией ван дер Граафа, где номер образца - 2020, и что неоткалиброванный возраст составляет 3510 лет до настоящего времени. ± 60 лет. Иногда используются родственные формы: например, «10 тыс. Лет назад» означает 10 000 радиоуглеродных лет до настоящего времени (т. Е. 8050 г. до н.э.), и 14
C
yr BP может использоваться, чтобы отличить неоткалиброванную дату от даты, полученной с помощью другого метода датирования, такого как термолюминесценция .

Откалиброван 14
Даты
C часто указываются как кал до н.э. или кал н.э., опять же, когда в качестве нулевой даты BP ссылается на 1950 год. Радиоуглерод предоставляет два варианта представления откалиброванных дат. Общий формат - «cal <диапазон- дат> <уверенность>», где:

  • <диапазон- дат> - диапазон дат, соответствующий заданному уровню достоверности
  • <confidence> указывает уровень достоверности для данного диапазона дат.

Например, «cal 1220–1281 AD (1σ)» означает откалиброванную дату, истинная дата которой находится между 1220 и 1281 AD, с уровнем достоверности, заданным как 1σ, или одно стандартное отклонение. Калиброванные даты также могут быть выражены как BP вместо использования BC и AD. Кривая, используемая для калибровки результатов, должна быть последней доступной кривой IntCal. Калиброванные даты также должны указывать на любые программы, такие как OxCal, используемые для выполнения калибровки. Кроме того, в статье в Radiocarbon в 2014 г. о соглашениях о передаче данных по радиоуглероду рекомендуется предоставлять информацию об обработке проб, включая материал пробы, методы предварительной обработки и измерения контроля качества; что в ссылке на программное обеспечение, используемое для калибровки, должен быть указан номер версии и любые используемые опции или модели; и что откалиброванная дата должна быть указана с соответствующими вероятностями для каждого диапазона.

Использование в археологии

Интерпретация

Ключевой концепцией в интерпретации дат радиоуглеродного анализа является археологическая ассоциация : каковы истинные отношения между двумя или более объектами на археологическом участке? Часто бывает, что образец для радиоуглеродного датирования может быть взят непосредственно с интересующего объекта, но также есть много случаев, когда это невозможно. Металлический инвентарь, например, нельзя датировать радиоуглеродом, но его можно найти в могиле с гробом, древесным углем или другим материалом, которые, как можно предположить, были отложены одновременно. В этих случаях дата гроба или угля указывает на дату захоронения погребального инвентаря из-за прямой функциональной связи между ними. Бывают также случаи, когда функциональная связь отсутствует, но связь достаточно сильна: например, слой древесного угля в помойке дает дату, имеющую отношение к помойке.

Загрязнение вызывает особую озабоченность при датировании очень старых материалов, полученных в результате археологических раскопок, и при отборе и подготовке образцов требуется большая осторожность. В 2014 году Томас Хайэм и его коллеги предположили, что многие даты, опубликованные для неандертальских артефактов, являются слишком недавними из-за загрязнения «молодым углеродом».

По мере роста дерева только самое внешнее кольцо дерева обменивается углеродом с окружающей средой, поэтому возраст, измеренный для образца древесины, зависит от того, откуда он был взят. Это означает, что радиоуглеродные даты на образцах древесины могут быть старше даты, когда дерево было срублено. Кроме того, если кусок дерева используется для нескольких целей, может возникнуть значительная задержка между вырубкой дерева и его окончательным использованием в том контексте, в котором оно было найдено. Это часто называют проблемой " старого дерева ". Одним из примеров является тропа бронзового века в Уити Бед Копс в Англии; Дорога была построена из дерева, которое явно использовалось для других целей, прежде чем снова использоваться в проезжей части. Другой пример - коряги, которые можно использовать в качестве строительного материала. Распознать повторное использование не всегда возможно. Другие материалы могут представлять ту же проблему: например, известно , что битум использовался некоторыми сообществами эпохи неолита для водонепроницаемости корзин; радиоуглеродный возраст битума будет больше, чем может быть измерено лабораторией, независимо от фактического возраста контекста, поэтому тестирование материала корзины даст неверный возраст, если не проявить осторожность. Отдельная проблема, связанная с повторным использованием, - это длительное использование или отложенное осаждение. Например, деревянный предмет, который используется в течение длительного периода, будет иметь кажущийся возраст больше, чем фактический возраст того места, в котором он был помещен на хранение.

Использование вне археологии

Археология - не единственная область, в которой используется радиоуглеродное датирование. Радиоуглеродные данные также можно использовать, например, в геологии, седиментологии и исследованиях озер. Возможность датировать мельчайшие образцы с помощью AMS означает, что палеоботаники и палеоклиматологи могут использовать радиоуглеродное датирование непосредственно на пыльце, очищенной от отложений, или на небольших количествах растительного материала или древесного угля. Даты органических материалов, извлеченных из представляющих интерес пластов, можно использовать для сопоставления пластов в разных местах, которые кажутся схожими по геологическим признакам. Датирование материала из одного местоположения дает информацию о дате в другом месте, и даты также используются для размещения слоев на общей геологической временной шкале.

Радиоуглерод также используется для определения даты выброса углерода из экосистем, в частности, для мониторинга выбросов старого углерода, который ранее хранился в почвах в результате антропогенного воздействия или изменения климата. Последние достижения в области полевых методов сбора также позволяют проводить радиоуглеродное датирование метана и углекислого газа , которые являются важными парниковыми газами .

Известные приложения

Граница плейстоцена и голоцена в ископаемом лесу двух ручьев

Плейстоцена геологическая эпоха , которая началась около 2,6 миллиона лет назад. Голоцен , текущая геологическая эпоха, начинается около 11700 лет назад , когда концов плейстоцена. Установление даты этой границы - которая определяется резким потеплением климата - как можно точнее было целью геологов на протяжении большей части 20 века. В Ту-Крик , штат Висконсин, был обнаружен ископаемый лес ( Государственный природный заповедник «Два ручья-похороненный лес» ), и последующие исследования определили, что разрушение леса было вызвано возвращением льда в Вальдерс, последним движением льда на юг перед концом плейстоцен в этой области. До появления радиоуглеродного датирования окаменелые деревья были датированы путем сопоставления последовательностей ежегодно осаждаемых слоев отложений в Ту-Крик с последовательностями в Скандинавии. Это привело к оценкам, что деревьям было от 24000 до 19000 лет, и, следовательно, это было принято как дата последнего наступления Висконсинского оледенения до того, как его окончательное отступление ознаменовало конец плейстоцена в Северной Америке. В 1952 году Либби опубликовала радиоуглеродные даты для нескольких образцов с участка Ту-Крик и двух подобных участков поблизости; средние даты составили 11 404 лет назад со стандартной ошибкой в ​​350 лет. Этот результат не был откалиброван, так как необходимость калибровки радиоуглеродного возраста еще не была понята. Дальнейшие результаты, полученные в течение следующего десятилетия, подтвердили, что средняя дата составляет 11350 лет назад, при этом результаты считаются наиболее точными, составляя в среднем 11 600 лет назад. Первоначально этим результатам сопротивлялся Эрнст Антевс , палеоботаник , работавший над скандинавской серией варв, но его возражения в конечном итоге были отвергнуты другими геологами. В 1990-х годах образцы были протестированы с помощью AMS, и были получены (неоткалиброванные) даты в диапазоне от 11640 до 11 800 лет назад, оба со стандартной ошибкой 160 лет. Впоследствии образец ископаемого леса был использован в межлабораторном испытании, результаты которого предоставили более 70 лабораторий. Эти тесты дали средний возраст 11 788 ± 8 лет назад (достоверность 2σ), что при калибровке дает диапазон дат от 13 730 до 13 550 калорий. Радиоуглеродные датировки Two Creeks теперь считаются ключевым результатом в развитии современного понимания североамериканского оледенения в конце плейстоцена.

Свитки Мертвого моря

Часть Великого свитка Исайи, одного из свитков Мертвого моря

В 1947 году в пещерах возле Мертвого моря были обнаружены свитки, на которых, как выяснилось, были надписи на иврите и арамейском языке , большинство из которых, как считается, были созданы ессеями , небольшой еврейской сектой. Эти свитки имеют большое значение при изучении библейских текстов, поскольку многие из них содержат самые ранние известные версии книг Библии на иврите. Образец льняной упаковки одного из этих свитков, Великого свитка Исайи , был включен в анализ 1955 года Либби, его предполагаемый возраст составляет 1917 ± 200 лет. На основе анализа стиля письма были сделаны палеографические оценки возраста свитков 21, и образцы из большинства из них, наряду с другими свитками, которые не были палеографически датированы, были протестированы двумя лабораториями AMS в 1990-х годах. Результаты варьировались по возрасту от начала 4-го века до нашей эры до середины 4-го века нашей эры. Во всех случаях, кроме двух, было установлено, что свитки находятся в пределах 100 лет от палеографически определенного возраста. Свиток Исайи был включен в тестирование, и было обнаружено, что он имеет два возможных диапазона дат при уровне достоверности 2σ из-за формы калибровочной кривой в этой точке: существует 15% -ная вероятность, что он датируется периодом с 355 по 295 год до нашей эры, и с вероятностью 84%, что он датируется 210–45 гг. до н. э. Впоследствии эти даты подверглись критике на том основании, что перед испытанием свитков они были обработаны современным касторовым маслом , чтобы облегчить чтение надписей; Утверждалось, что отсутствие достаточного удаления касторового масла привело бы к тому, что финики были слишком молодыми. Было опубликовано множество статей как в поддержку, так и против критики.

Влияние

Вскоре после публикации статьи Либби 1949 года в журнале Science университеты по всему миру начали создавать лаборатории радиоуглеродного датирования, и к концу 1950-х годов их насчитывалось более 20. 14
C
исследовательскими лабораториями. Вскоре стало очевидно, что принципы радиоуглеродного датирования действительны, несмотря на определенные расхождения, причины которых оставались неизвестными.

Развитие радиоуглеродного датирования оказало глубокое влияние на археологию - часто описываемое как «радиоуглеродная революция». По словам антрополога Р. Э. Тейлора, " 14
Данные
C сделали возможной предысторию мира , предоставив временную шкалу, выходящую за пределы местных, региональных и континентальных границ ". Они обеспечивают более точное датирование в пределах участков, чем предыдущие методы, которые обычно основываются либо на стратиграфии, либо на типологиях (например, каменных орудий или керамики) ; он также позволяет сравнивать и синхронизировать события на больших расстояниях. Появление радиоуглеродного датирования, возможно, даже привело к появлению более совершенных полевых методов в археологии, поскольку лучшая регистрация данных приводит к более прочной связи объектов с исследуемыми образцами. Эти улучшенные полевые методы иногда мотивировались попытками доказать, что 14
Дата
C была неверной. Тейлор также предполагает, что доступность информации о точных датах освободила археологов от необходимости сосредоточить столько усилий на определении дат своих находок и привела к расширению круга вопросов, которые археологи хотели исследовать. Например, с 1970-х годов вопросы об эволюции человеческого поведения гораздо чаще встречались в археологии.

Система датирования, предоставленная радиоуглеродом, привела к изменению преобладающего взгляда на то, как инновации распространяются в доисторической Европе. Ранее исследователи полагали, что многие идеи распространяются путем распространения по континенту или посредством вторжений людей, приносящих с собой новые культурные идеи. Когда радиоуглеродные датировки во многих случаях стали доказывать, что эти идеи ошибочны, стало очевидно, что эти инновации, должно быть, иногда возникали на местном уровне. Это было описано как «вторая радиоуглеродная революция», и что касается британской предыстории, археолог Ричард Аткинсон охарактеризовал влияние радиоуглеродного датирования как «радикальную ... терапию» «прогрессирующей болезни инвазионизма». В более широком смысле успех радиоуглеродного датирования стимулировал интерес к аналитическим и статистическим подходам к археологическим данным. Тейлор также описал влияние AMS и возможность получения точных измерений на очень маленьких образцах как начало третьей радиоуглеродной революции.

Иногда методы радиоуглеродного датирования датируют объект, вызывающий всеобщий интерес, например Туринскую плащаницу , кусок льняной ткани, на котором, по мнению некоторых, было изображение Иисуса Христа после его распятия. Три отдельные лаборатории датировали образцы полотна с Плащаницы в 1988 г . ; результаты указывают на происхождение 14-го века, вызывая сомнения в подлинности плащаницы как предполагаемой реликвии 1-го века.

Исследователи изучили другие радиоактивные изотопы, создаваемые космическими лучами, чтобы определить, можно ли их использовать для датировки объектов, представляющих археологический интерес; такие изотопы включают 3
Он
, 10
Быть
, 21 год
Ne
, 26 год
Ал
и 36
Cl
. С развитием AMS в 1980-х годах стало возможным измерять эти изотопы с достаточной точностью, чтобы они могли стать основой полезных методов датирования, которые в основном применялись для датирования горных пород. Встречающиеся природе радиоактивные изотопы могут также служить основой методов относящихся, как и калий-аргоновой знакомства , аргон-аргонового датирования , и серии урана знакомства . Другие методы датирования, представляющие интерес для археологов, включают термолюминесценцию , оптически стимулированную люминесценцию , электронный спиновой резонанс и датирование треков деления , а также методы, которые зависят от годовых полос или слоев, такие как дендрохронология , тефрохронология и хронология варва .

Смотрите также

Заметки

Рекомендации

Эта статья была отправлена ​​в WikiJournal of Science для внешнего научного рецензирования в 2017 году ( отчеты рецензентов ). Обновленный контент был повторно интегрирован на страницу Википедии по лицензии CC-BY-SA-3.0 ( 2018 ). Проверенная версия записи: Майк Кристи; и другие. (1 июня 2018 г.). «Радиоуглеродное датирование» (PDF) . WikiJournal of Science . 1 (1): 6. DOI : 10,15347 / WJS / 2018,006 . ISSN   2470-6345 . Викиданные   Q55120317 .

  1. ^ a b Тейлор и Бар-Йосеф (2014), стр. 268.
  2. Перейти ↑ Korff, SA (1940). «О вкладе в ионизацию на уровне моря нейтронов космического излучения». Журнал Института Франклина . 230 (6): 777–779. Bibcode : 1940TeMAE..45..133K . DOI : 10.1016 / s0016-0032 (40) 90838-9 .
  3. ^ a b Тейлор и Бар-Йосеф (2014), стр. 269.
  4. ^ a b «Радиоуглеродное датирование - Американское химическое общество» . Американское химическое общество . Проверено 9 октября 2016 .
  5. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Bowman (1995), стр. 9–15.
  6. Перейти ↑ Libby, WF (1946). «Атмосферный гелий-3 и радиоуглерод космического излучения». Физический обзор . 69 (11–12): 671–672. Полномочный код : 1946PhRv ... 69..671L . DOI : 10.1103 / PhysRev.69.671.2 .
  7. ^ Андерсон, ЕС; Либби, ВФ; Weinhouse, S .; Рид, AF; Киршенбаум, AD; Гроссе, А.В. (1947). «Радиоуглерод космического излучения». Наука . 105 (2765): 576–577. Bibcode : 1947Sci ... 105..576A . DOI : 10.1126 / science.105.2735.576 . PMID   17746224 .
  8. ^ Арнольд, младший; Либби, У. Ф. (1949). «Определение возраста по содержанию радиоуглерода: проверка по образцам известного возраста» . Наука . 110 (2869): 678–680. Bibcode : 1949Sci ... 110..678A . DOI : 10.1126 / science.110.2869.678 . JSTOR   1677049 . PMID   15407879 .
  9. ^ Aitken1990, стр. 60-61.
  10. ^ Джулл, AJT; Пирсон, КЛ; Тейлор, RE; Саутон, младший; Сантос, GM; Коль, CP; Hajdas, I .; Молнар, М .; Baisan, C .; Lange, TE; Cruz, R .; Janovics, R .; Майор, И. (2018). «Радиоуглеродное датирование и взаимное сравнение некоторых ранних исторических образцов радиоуглерода». Радиоуглерод . 60 (2): 535–548. DOI : 10,1017 / RDC.2018.18 . S2CID   134723966 .
  11. ^ «Метод» . www.c14dating.com . Проверено 9 октября 2016 .
  12. ^ a b Рассел, Никола (2011). Эффекты морского радиоуглеродного резервуара (MRE) в археологии: временные и пространственные изменения в течение голоцена в прибрежной среде Великобритании (докторская диссертация) (PDF) . Глазго, Шотландия Великобритания: Университет Глазго. п. 16 . Проверено 11 декабря 2017 года .
  13. Bianchi & Canuel (2011), стр. 35.
  14. ^ a b c Lal, D .; Джулл, AJT (2001). "Космогенный 14
    C
    : производство и примеры его уникального применения в исследованиях земных и внеземных процессов »
    . Радиоуглерод . 43 (2B): 731–742. Doi : 10.1017 / S0033822200041394 .
  15. ^ a b Кейруш-Алвес, Эдуардо; Макарио, Кита; Аскау, Филиппа; Бронк Рэмси, Кристофер (2018). «Мировой морской радиоуглеродный резервуарный эффект: определения, механизмы и перспективы» (PDF) . Обзоры геофизики . 56 (1): 278–305. Bibcode : 2018RvGeo..56..278A . DOI : 10.1002 / 2017RG000588 .
  16. a b c Ципенюк (1997), с. 343.
  17. ^ a b Карри, Ллойд А. (2004). «Замечательная метрологическая история радиоуглеродного датирования II» . Журнал исследований Национального института стандартов и технологий . 109 (2): 185–217. DOI : 10,6028 / jres.109.013 . PMC   4853109 . PMID   27366605 .
  18. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), p. 33.
  19. ^ Либби (1965), стр. 42.
  20. ^ Aitken1990, стр. 59.
  21. ^ Б с д е е г ч Aitken1990, стр. 61-66.
  22. ^ a b c Aitken1990, стр. 92–95.
  23. a b Bowman (1995), стр. 42.
  24. ^ Engelkemeir, Antoinette G .; Хэмилл, WH; Inghram, Mark G .; Либби, У. Ф. (1949). «Период полураспада радиоуглерода (C 14 )». Физический обзор . 75 (12): 1825. Полномочный код : 1949PhRv ... 75.1825E . DOI : 10.1103 / PhysRev.75.1825 .
  25. ^ Фредерик Джонсон (1951). "Вступление". Мемуары Общества американской археологии (8): 1–19. JSTOR   25146610 .
  26. ^ Х. Годвин (1962). «Период полураспада радиоуглерода». Природа . 195 (4845): 984. Bibcode : 1962Natur.195..984G . DOI : 10.1038 / 195984a0 . S2CID   27534222 .
  27. ^ J.van дер Plicht и A.Hogg (2006). «Записка по сообщению радиоуглерода» (PDF) . Четвертичная геохронология . 1 (4): 237–240. DOI : 10.1016 / j.quageo.2006.07.001 . Проверено 9 декабря 2017 .
  28. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), p. 287.
  29. ^ a b c Реймер, Паула Дж .; Бард, Эдуард; Бейлисс, Алекс; Бек, Дж. Уоррен; Блэквелл, Пол Дж .; Рэмси, Кристофер Бронк; Бак, Кейтлин Э .; Ченг, Хай; Эдвардс, Р. Лоуренс (2013). «Калибровочные кривые радиоуглеродного возраста IntCal13 и Marine13, 0–50 000 лет, кал . Радиоуглерод . 55 (4): 1869–1887. DOI : 10,2458 / azu_js_rc.55.16947 . ISSN   0033-8222 .
  30. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), pp. 26–27.
  31. Перейти ↑ Post (2001) pp. 128–129.
  32. ^ Aitken (2003), стр. 506.
  33. ^ Warneck (2000), стр. 690.
  34. ^ Ферронский и Поляков (2012), стр. 372.
  35. ^ Б с д е е г Bowman (1995), стр. 24-27.
  36. ^ а б в Кронин (2010), стр. 35.
  37. ^ а б Хуа, Цюань; Барбетти, Майк; Раковски, Анджей З. (2013). «Радиоуглерод атмосферы за период 1950–2010 гг.» . Радиоуглерод . 55 (4): 2059–2072. DOI : 10,2458 / azu_js_rc.v55i2.16177 . ISSN   0033-8222 .
  38. ^ Б с д е е г Bowman (1995), стр. 16-20.
  39. ^ a b c Suess (1970), стр. 303.
  40. ^ a b c Тейлор и Бар-Йосеф (2014), стр. 50–52.
  41. ^ a b c d Bowman (1995), стр. 43–49.
  42. ^ a b Aitken1990, стр. 71–72.
  43. ^ «Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой» . Государственный департамент США . Дата обращения 2 февраля 2015 .
  44. ^ Б с д е е г Bowman (1995), стр. 20-23.
  45. ^ Б с д е е Маслин и Свана (2006), стр. 246.
  46. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), p. 125.
  47. ^ Дасс (2007), стр. 276.
  48. ^ Шенингер (2010), стр. 446.
  49. ^ а б Либби (1965), стр. 6.
  50. ^ a b Hogg et al. (2013), стр. 1898 г.
  51. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), pp. 74–75.
  52. ^ Паскье-Кардина и др. (1999), стр. 200–201.
  53. ^ Aitken1990, стр. 85-86.
  54. ^ Б с д е е Bowman (1995), стр. 27-30.
  55. ^ Б с д е е Aitken1990, стр. 86-89.
  56. ^ Šilar (2004), стр. 166.
  57. Bowman (1995), стр. 37–42.
  58. ^ Б с д е е г ч Bowman (1995), стр. 31-37.
  59. ^ а б в г д Aitken1990, стр. 76–78.
  60. ^ Trumbore (1996), стр. 318.
  61. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), pp. 103–104.
  62. ^ Уокер (2005), стр. 20.
  63. ^ a b Уокер (2005), стр. 23.
  64. ^ Киллик (2014), стр. 166.
  65. ^ Malainey (2010), стр. 96.
  66. ^ Theodórsson (1996), стр. 24.
  67. L'Annunziata & Kessler (2012), стр. 424.
  68. ^ a b Eriksson Stenström et al. (2011), стр. 3.
  69. ^ a b Aitken1990, стр. 82–85.
  70. ^ Wiebert (1995), стр. 16.
  71. ^ Tuniz, Zoppi & Barbetti (2004), стр. 395.
  72. ^ a b c McNichol, AP; Джулл, ATS; Берр, GS (2001). «Преобразование данных AMS в значения радиоуглерода: соображения и условные обозначения» . Радиоуглерод . 43 (2A): 313–320. DOI : 10.1017 / S0033822200038169 .
  73. ^ Terasmae (1984), стр. 5.
  74. L'Annunziata (2007), стр. 528.
  75. ^ a b «Расчеты радиоуглеродных данных: NOSAMS» . Океанографический институт Вудс-Хоул. 2007 . Проверено 27 августа 2013 года .
  76. Bowman (1995), стр. 38–39.
  77. Перейти ↑ Taylor (1987), pp. 125–126.
  78. Bowman (1995), стр. 40–41.
  79. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), p. 155.
  80. ^ a b Aitken1990, стр. 66–67.
  81. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), p. 59.
  82. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), pp. 53–54.
  83. ^ a b Хитон, Тимоти Дж .; Блаау, Маартен; Блэквелл, Пол Дж .; Рэмси, Кристофер Бронк; Reimer, Paula J .; Скотт, Э. Мэриан (август 2020 г.). «Подход IntCal20 к построению калибровочной кривой радиоуглерода: новая методология с использованием байесовских сплайнов и ошибок в переменных» . Радиоуглерод . 62 (4): 821–863. DOI : 10,1017 / RDC.2020.46 . ISSN   0033-8222 .
  84. ^ Stuiver, M .; Бразиунас, Т.Ф. (1993). «Моделирование атмосферного 14
    C
    влияет и 14
    C
    в возрасте от морских образцов до 10000 г. до н.э.»
    . Радиоуглеродное . 35 (1):. 137-189 DOI : 10.1017 / s0033822200013874 .
  85. ^ Хогг, Алан G .; Хитон, Тимоти Дж .; Хуа, Цюань; Палмер, Джонатан Дж .; Терни, Крис С.М.; Саутон, Джон; Бейлисс, Алекс; Блэквелл, Пол Дж .; Босвейк, Гретель; Рэмси, Кристофер Бронк; Пирсон, Шарлотта (август 2020 г.). «Калибровка SHCal20 в Южном полушарии, 0–55 000 лет назад» . Радиоуглерод . 62 (4): 759–778. DOI : 10,1017 / RDC.2020.59 . ISSN   0033-8222 .
  86. ^ Хитон, Тимоти Дж .; Келер, Питер; Буцин, Мартин; Бард, Эдуард; Реймер, Рон У .; Остин, Уильям EN; Рэмси, Кристофер Бронк; Grootes, Pieter M .; Hughen, Konrad A .; Кромер, Бернд; Реймер, Паула Дж. (Август 2020 г.). «Marine20 - Калибровочная кривая морского радиоуглеродного возраста (0–55 000 кал . Радиоуглерод . 62 (4): 779–820. DOI : 10,1017 / RDC.2020.68 . ISSN   0033-8222 .
  87. ^ a b Уокер (2005), стр. 35–37.
  88. ^ Aitken1990, стр. 103-105.
  89. Walker (2005), стр. 207–209.
  90. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), pp. 148–149.
  91. ^ a b c «Радиоуглерод: Информация для авторов» (PDF) . Радиоуглерод . Университет Аризоны. 25 мая 2011 г. С. 5–7. Архивировано из оригинального (PDF) 10 августа 2013 года . Проверено 1 января 2014 года .
  92. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), p. 29.
  93. ^ Миллард, Эндрю Р. (2014). «Соглашения об отчетах по определениям радиоактивных углеводородов» (PDF) . Радиоуглерод . 56 (2): 555–559. DOI : 10.2458 / 56.17455 .
  94. ^ Мук & Waterbolk (1985), стр. 48-49.
  95. ^ Хайэм, Т .; и другие. (2014). «Время и пространственно-временные паттерны исчезновения неандертальцев». Природа . 512 (7514): 306–309. Bibcode : 2014Natur.512..306H . DOI : 10,1038 / природа13621 . PMID   25143113 . S2CID   205239973 .
  96. ^ a b Bowman (1995), стр. 53–54.
  97. ^ Годвин, Гарри (1961). «Кронская лекция: радиоуглеродное датирование и четвертичная история в Великобритании». Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки . 153 (952): 287–320. Bibcode : 1961RSPSB.153..287G . DOI : 10,1098 / rspb.1961.0001 . S2CID   140692260 .
  98. ^ Дин, Джошуа Ф .; Гарнетт, Марк Х .; Спиракос, Эвангелос; Биллетт, Майкл Ф. (2019). «Возможный скрытый возраст растворенного органического углерода, выносимого торфяными ручьями» . Журнал геофизических исследований: биогеонауки . 124 (2): 328–341. Bibcode : 2019JGRG..124..328D . DOI : 10.1029 / 2018JG004650 . ISSN   2169-8953 .
  99. ^ Старейшина, Clayton D .; Сюй, Сяомэй; Уокер, Дженнифер; Schnell, Jordan L .; Хинкель, Кеннет М .; Таунсенд-Смолл, Эми; Арп, Кристофер Д.; Pohlman, John W .; Гаглиоти, Бенджамин В. (2018). «В выбросах парниковых газов из различных арктических озер Аляски преобладает молодой углерод» . Изменение климата природы . 8 (2): 166–171. Bibcode : 2018NatCC ... 8..166E . DOI : 10.1038 / s41558-017-0066-9 . ISSN   1758-678X . S2CID   90232027 .
  100. ^ Дин, Джошуа Ф .; Биллетт, Майкл Ф .; Мюррей, Каллум; Гарнетт, Марк Х. (2017). «Древний растворенный метан во внутренних водах обнаружен новым методом сбора при низких полевых концентрациях для радиоуглеродного (14 C) анализа» . Исследования воды . 115 : 236–244. DOI : 10.1016 / j.watres.2017.03.009 . PMID   28284090 .
  101. a b c d Taylor & Bar-Yosef (2014), стр. 34–37.
  102. ^ Bousman & Vierra (2012), стр. 4.
  103. a b Macdougall (2008), стр. 94–95.
  104. a b c Taylor & Bar-Yosef (2014), стр. 38–42.
  105. ^ Либби (1965), стр. 84.
  106. Перейти ↑ Taylor & Bar-Yosef (2014), p. 288.
  107. ^ Тейлор (1997), стр. 70.
  108. ^ a b Тейлор (1987), стр. 143–146.
  109. ^ Ренфрю (2014), стр. 13.
  110. Перейти ↑ Walker (2005), pp. 77–79.
  111. ^ Walker (2005), стр. 57-77.
  112. ^ Walker (2005), стр. 93-162.

Источники

  • Эйткен, MJ (1990). Научные знакомства в археологии . Лондон: Лонгман. ISBN   978-0-582-49309-4 .
  • Эйткен, Мартин Дж. (2003). «Радиоуглеродные знакомства». В Эллис, Линда (ред.). Археологический метод и теория . Нью-Йорк: Издательство Гарленд. С. 505–508.
  • Бьянки, Томас С .; Кануэль, Элизабет А. (2011). Химические маркеры в водных экосистемах . Принстон: Издательство Принстонского университета. ISBN   978-0-691-13414-7 .
  • Бусман, К. Бритт; Вьерра, Брэдли Дж. (2012). «Хронология, окружающая среда и взгляды на конечный плейстоцен и ранний голоцен культурных переходов в Северной Америке». В Боусмане, К. Бритт; Вьерра, Брэдли Дж. (Ред.). От плейстоцена до голоцена: человеческая организация и культурные преобразования в доисторической Северной Америке . Колледж-Стейшн, Техас: Издательство Техасского университета A&M. С. 1–15. ISBN   978-1-60344-760-7 .
  • Боуман, Шеридан (1995) [1990]. Радиоуглеродные знакомства . Лондон: Издательство Британского музея. ISBN   978-0-7141-2047-8 .
  • Кронин, Томас М. (2010). Палеоклиматы: понимание изменения климата в прошлом и настоящем . Нью-Йорк: издательство Колумбийского университета. ISBN   978-0-231-14494-0 .
  • Дасс, Чхабил (2007). Основы современной масс-спектрометрии . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN   978-0-471-68229-5 .
  • Эрикссон Стенстрём, Кристина; Ског, Горан; Георгиаду, Елисавет; Генберг, Йохан; Йоханссон, Анетт (2011). Справочник по радиоуглеродным единицам и расчетам . Лунд: Лундский университет.
  • Ферронский В.И.; Поляков, В.А. (2012). Изотопы гидросферы Земли . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN   978-94-007-2855-4 .
  • Киллик, Дэвид (2014). «Использование данных естественных наук в археологии». В Чепмене, Роберте; Элисон, Уайли (ред.). Материальные свидетельства: изучение археологической практики . Абингдон, Великобритания: Рутледж. С. 159–172. ISBN   978-0-415-83745-3 .
  • L'Annunziata, Майкл Ф. (2007). Радиоактивность: введение и история . Амстердам: Эльзевир. ISBN   978-0-444-52715-8 .
  • L'Annunziata, Майкл Ф .; Кесслер, Майкл Дж. (2012). «Жидкостный сцинтилляционный анализ: принципы и практика». В L'Annunziata, Майкл Ф. (ред.). Справочник по радиоактивному анализу (3-е изд.). Оксфорд: Academic Press. С. 423–573. DOI : 10.1016 / b978-012436603-9 / 50010-7 . ISBN   978-0-12-384873-4 .
  • Либби, Уиллард Ф. (1965) [1952]. Радиоуглеродное датирование (2-е (1955) изд.). Чикаго: Феникс.
  • Макдугалл, Дуг (2008). Часы природы: как ученые измеряют возраст почти всего . Беркли, Калифорния: Калифорнийский университет Press. ISBN   978-0-520-24975-2 .
  • Malainey, Мэри Э. (2010). Путеводитель по археологической науке для потребителей . Нью-Йорк: Спрингер. ISBN   978-1-4419-5704-7 .
  • Марра, Джон (2019). Горячий углерод: углерод-14 и революция в науке . Издательство Колумбийского университета. ISBN   9780231186704 .
  • Маслин, Марк А .; Суонн, Джордж EA (2006). «Изотопы в морских отложениях». В Ленг, Мелани Дж. (Ред.). Изотопы в палеоэкологических исследованиях . Дордрехт: Спрингер. стр.  227 -290. DOI : 10.1007 / 1-4020-2504-1_06 . ISBN   978-1-4020-2503-7 .
  • Мук, WG; Уотерболк, HT (1985). Справочники для археологов: № 3: Радиоуглеродное датирование . Страсбург: Европейский научный фонд. ISBN   978-2-903148-44-7 .
  • Сообщение, Уилфред М. (2001). "Углеродный цикл". В Гуди, Эндрю; Кафф, Дэвид Дж. (Ред.). Энциклопедия глобальных изменений: изменение окружающей среды и человеческое общество, том 1 . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. С. 127–130. ISBN   978-0-19-514518-2 .
  • Ренфрю, Колин (2014). «Предисловие». В Тейлоре, RE; Бар-Йосеф, Офер (ред.). Радиоуглеродные знакомства . Уолнат-Крик, Калифорния: Left Coast Press. С. 12–14. ISBN   978-1-59874-590-0 .
  • Шенингер, Маргарет Дж. (2010). «Реконструкция диеты и экология с использованием соотношения стабильных изотопов». В Ларсене, Кларк Спенсер (ред.). Товарищ по биологической антропологии . Оксфорд: Блэквелл. стр.  445 -464. DOI : 10.1002 / 9781444320039.ch25 . ISBN   978-1-4051-8900-2 .
  • Шилар, Ян (2004). «Применение радионуклидов окружающей среды в радиохронологии: Радиоуглерод». В Тыкве, Ричард; Берг, Дитер (ред.). Техногенная и естественная радиоактивность в загрязнении окружающей среды и радиохронологии . Дордрехт: Kluwer Academic Publishers. С. 150–179. ISBN   978-1-4020-1860-2 .
  • Suess, HE (1970). «Калибровка Bristlecone-сосны радиоуглеродной шкалы времени с 5200 г. до н.э. до настоящего времени». В Olsson, Ingrid U. (ред.). Радиоуглеродные вариации и абсолютная хронология . Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. С. 303–311.
  • Тейлор, RE (1987). Радиоуглеродные знакомства . Лондон: Academic Press. ISBN   978-0-12-433663-6 .
  • Тейлор, RE (1997). «Радиоуглеродное датирование». В Тейлоре, RE; Эйткен, Мартин Дж. (Ред.). Хронометрические датировки в археологии . Нью-Йорк: Пленум Пресс. С. 65–97. ISBN   978-0-306-45715-9 .
  • Тейлор, RE; Бар-Йосеф, Офер (2014). Радиоуглеродное датирование (2-е изд.). Уолнат-Крик, Калифорния: Left Coast Press. ISBN   978-1-59874-590-0 .
  • Терасмае, Дж. (1984). «Радиоуглеродное датирование: некоторые проблемы и перспективы развития». В Махани, WC (ред.). Методы четвертичного датирования . Амстердам: Эльзевир. С.  1 –15. ISBN   978-0-444-42392-4 .
  • Теодорссон, Палл (1996). Измерение слабой радиоактивности . Сингапур: World Scientific Publishing. ISBN   978-9810223151 .
  • Трумбор, Сьюзан Э. (1996). «Применение ускорительной масс-спектрометрии в почвоведении». В Boutton, Thomas W .; Ямасаки, Син-ичи (ред.). Масс-спектрометрия почв . Нью-Йорк: Марсель Деккер. С. 311–340. ISBN   978-0-8247-9699-0 .
  • Ципенюк, Юрий М. (1997). Ядерные методы в науке и технике . Бристоль, Великобритания: Издательский институт физики. ISBN   978-0750304221 .
  • Tuniz, C .; Zoppi, U .; Барбетти, М. (2004). «Радионуклидное датирование в археологии методом ускорительной масс-спектрометрии». В Мартини, М .; Milazzo, M .; Пьячентини, М. (ред.). Физические методы в археометрии . Амстердам: IOS Press. С. 385–405. ISBN   978-1-58603-424-5 .
  • Уокер, Майк (2005). Методы четвертичного датирования (PDF) . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN   978-0-470-86927-7 .
  • Варнек, Питер (2000). Химия естественной атмосферы . Лондон: Academic Press. ISBN   978-0-12-735632-7 .
  • Виберт, Андерс (1995). Разработка системы Lund AMS и оценка нового метода обнаружения AMS . Лунд: Университет Лунда.

Внешние ссылки