1946年，芝加哥大學(xué)化學(xué)家Willard Libby教授首次提出放射性碳年代測(cè)定法。三年后，Libby準(zhǔn)確地測(cè)定了一系列已知年代的物體的年代，證明他的假設(shè)是正確的。
沒(méi)有什么東西可以持續(xù)永遠(yuǎn)。不過(guò)就地球大氣中發(fā)現(xiàn)的放射性同位素碳14來(lái)說(shuō)，這對(duì)考古學(xué)家來(lái)說(shuō)是個(gè)好消息。
隨著時(shí)間的推移，碳14會(huì)以可預(yù)測(cè)的方式衰變。在放射性碳年代測(cè)定法的幫助下，研究人員可以利用碳14衰變作為一種計(jì)時(shí)器，進(jìn)而窺視過(guò)去，確定從木材到食物、花粉、糞便，甚至是死亡動(dòng)物和人類的絕對(duì)年代。
測(cè)量碳含量
當(dāng)植物活著的時(shí)候，會(huì)通過(guò)光合作用吸收碳。人類和其他動(dòng)物通過(guò)植物源性食物或吃其他以植物為食的動(dòng)物來(lái)攝取碳。碳由三種同位素組成。最豐富的碳12在大氣中會(huì)保持穩(wěn)定。另一方面，碳14具有放射性，隨著時(shí)間的推移會(huì)衰變?yōu)榈?4。每5730年，碳14的放射性就會(huì)衰減一半。
半衰期對(duì)放射性碳年代測(cè)定至關(guān)重要。由于碳12不會(huì)衰變，因此是衡量碳14衰變的良好尺度。碳14同位素的放射性越小，其年代就越古老。由于動(dòng)物和植物在開始腐爛時(shí)停止吸收碳14，因此留下的碳14的放射性就能揭示其年代。
然而，存在一個(gè)問(wèn)題：大氣中的碳含量會(huì)隨著時(shí)間的變化而出現(xiàn)波動(dòng)。不過(guò)，已知年齡的樹木年輪中碳14的含量可幫助科學(xué)家校正這些波動(dòng)。為了確定一個(gè)物體的年代，研究人員使用質(zhì)譜儀或其他儀器來(lái)確定碳14和碳12的比例。之后，研究者再對(duì)結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)，并給出誤差范圍。
20世紀(jì)40年代，化學(xué)家Willard Libby首次發(fā)現(xiàn)碳14就像自然界的“時(shí)鐘”一樣。他也憑借發(fā)現(xiàn)這種測(cè)定年代的方法獲得1960年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。自從Libby發(fā)現(xiàn)放射性碳年代測(cè)定法以來(lái)，這種方法已經(jīng)成為考古學(xué)家、古生物學(xué)家和其他尋找有機(jī)物可靠年代的眾多研究者的寶貴工具。
放射性碳年代測(cè)定法的局限
放射性碳年代測(cè)定法存在一些局限性：測(cè)試樣本可能會(huì)被其他含碳物質(zhì)污染，比如一些骨頭周圍的土壤或含有動(dòng)物膠的標(biāo)簽。無(wú)機(jī)物不能用放射性碳分析來(lái)確定年代，而且這種方法的造價(jià)非常昂貴。年代也是一個(gè)問(wèn)題：由于碳14的含量極低，超過(guò)4萬(wàn)年的樣本非常難以確定年代。對(duì)于超過(guò)6萬(wàn)年的樣本，研究者根本無(wú)法確定年代。
校準(zhǔn)是另一個(gè)挑戰(zhàn)。隨著工業(yè)時(shí)代的到來(lái)，人類開始排放更多的二氧化碳，稀釋了大氣中放射性碳的含量。核試驗(yàn)也會(huì)影響放射性碳水平，從上世紀(jì)50年代至今，碳14含量大幅上升?？茖W(xué)家能夠通過(guò)現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)方法和不斷更新的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)考慮人類對(duì)地球大氣的影響。
放射性碳年代測(cè)定法并非萬(wàn)能良方：測(cè)量背景最重要，而且很難確定考古遺址上的兩個(gè)物體之間是否存在時(shí)間關(guān)系。不過(guò)，由于碳14的衰變是可以預(yù)測(cè)的，這也是考古學(xué)家所能使用的最精確的年代測(cè)定工具。
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