ПРО+Не используйте методические пособия в качестве самоучителя. Здесь разбирается только квалифицированный специалист!
 

Радиоуглерод и абсолютная хронология: записки на тему (4)

Как это было установлено? Ну, помимо многочисленных исследований биологами, в том числе и с выращиванием образцов на контролируемых субстратах, и с радиоактивными метками были проведены и серии измерений на растениях и деревьях в природе.

Так, было показано, что изотопное отношение 14/12 в плодах (зерне, ягодах и пр.) точно соответствует таковому в атмосфере в год роста. (После поправки на изотопное фракционирование, конечно. Поправка определяется измерением изотопного отношения 13/12). Были проведены серии измерений на образцах вин по годам урожаев, и изотопные отношения были найдены, повторяющими таковые, для колец деревьев за эти же годы (опять-таки, после поправки на фракционирование, измеряя также и отношение 13/12). (См. например E. R. M. Druffel and S. Griffin, Radiocarbon in Tropospheric CO2 and Organic Materials from Selected Northern Hemisphere Sites, Radiocarbon Vol. 37, N. 3, 1995, резюме здесь: <http://www.radiocarbon.org/Journal/v37n3/druffel.html>).

Серии измерений радиоуглерода в древесных кольцах сравнивались с прямыми атмосферными измерениями, и согласие было очень хорошим (рис. 5, 6). Неоднократно делались измерения радиоуглерода в кольцах деревьев относящихся к периоду резкого подъема атмосферной концентрации 14C за счет бомб-эффекта. При этом зачастую концентрация год от года изменялась на 50%. Было обнаружено, что мобильная фракция текущего года может быть найдена в кольцах предыдущих лет. А вот целлюлоза не перемещается, и кольцо на кольцо воздействия не оказывает. Причем измерения проводились с очень высокой точностью - 0.2-0.3%.


Рис. 5. Сравнение радиоуглеродного содержания целлюлозы в годичных кольцах деревьев из различных районов с атмосферными радиоуглеродными данными для северного полушария (взят из того же источника, что и рис. 4).

Рис. 6. То же для деревьев и атмосферных данных южного полушария (взят из того же источника, что и рис. 4).

Животные, употребляя произведенное растениями, строят свои организмы из этого же углерода. Причем, в основном, конечно же, употребляется свежий прирост, соответствующий текущему состоянию атмосферы. Однолетние животные (мотыльки, некоторые бабочки), таким образом, также несут изотопный сигнал непосредственно соответствующего года. Более долгоживущие организмы интегрируют изотопный сигнал по времени свой жизни. Причем в разных органах по-разному, что, в общем, понятно без детальных объяснений.

Изотопного фракционирования при потреблении растительного материала животными не происходит, так как животные употребляют глюкозу (другие сахара) так как они уже есть.

При гниении растительного материала в первую очередь разрушаются/удаляются/вымываются мобильные фракции, затем целлюлоза, и уж затем лигнин. Причем гниение тоже не вносит изотопного фракционирования. Дело в том, что бактерии тоже потребляют глюкозу, как она есть, отщепляя колечки от полимера целлюлозы. В конечном счете, все, что накоплено растениями в ходе фотосинтеза возвращается в виде углекислого газа в атмосферу - продукт окисления глюкозы, поставщика энергии в живых клетках. Кроме какой-то части конечно, не очень значительной, формирующей ископаемые захоронения, как каменный уголь, например, или окаменевшие леса.

Несколько по-другому этот круговорот происходит в океане. Углекислый газ - весьма растворим в воде. Причем чем вода холоднее, тем лучше. Холодные области планеты, где формируются глубинные воды мирового океана это области стока атмосферного углекислого газа. Там он, растворенный в воде, уносится на тысячи лет в донные слои. Зависимость его растворимости от температуры, между прочим, одна из основных опасностей в современном потеплении за счет парникового эффекта. Опасность в "убегании" потепления - теплее, меньше CO2 растворяется в океане, больше в атмосфере - еще теплее - еще меньше растворяется - и так далее до состояния Венеры. (Это, конечно, несколько утрировано, но шутки в сторону, положительные разгоняющие обратные связи в системе действительно есть и, к сожалению, работают, см. например <http://www.nature.com/cgi-taf/DynaPage.taf?file=/nature/journal/v408/n6809/abs/408184a0_fs.html>).

Так вот, при растворении углекислого газа в воде тоже происходит фракционирование изотопов. Но не очень большое, порядка 2-3 промилле, в зависимости от температуры. В воде растворенный углекислый газ используется водными растениями по тому же циклу, что и на суше. Однако в океане есть еще один путь. Углерод в виде различных карбонатов используется организмами для построения своих частей - кораллы, раковины и пр. И этот углерод/связанный углекислый газ в видекарбонатов выводится затем из оборота в осадочные слои. Причем надо заметить, что в воде присутствует относительно много растворенного карбоната. Так что растворенный углекислый газ, неся атмосферный радиоуглеродный сигнал, немедленно оказывается сильно разбавленным "мертвым" углеродом. В карбонатах осадочных пород, понятное дело, радиоуглерода просто давно уже нет. Да и время жизни углерода в океане велико, распад 14C заметен. Поэтому для океана и организмов, там живущих, характерны заметные обеднения отношения 14/12 по сравнению с атмосферными/сухопутно-биосферными.

Тут надо сделать маленькое замечание. Если сухопутный организм находится на морской диете, то очевидно и его углеродное изотопное отношение окажется смещенным по океанскому образцу.

В меньшей степени все сказанное относится к внутренним водам, озерам, рекам и внутренним морям. Дело в том, что там цикл не столь велик как в мировом океане, и цепь соответственно не столь обеднена радиоуглеродом. Однако, тем не менее, эти объекты отличаются от обычной сухопутной биосферы, и всегда должны рассматриваться с особым внимаем и осторожностью. Весьма сложен также углеродный обмен в почвенной фракции, в гумусе. Тех, кто интересуется более подробной информацией, адресую к лекции

<http://www.unc.edu/courses/envr324/DOCINW~1.htm> и <http://www.unc.edu/courses/envr324/ENVR%20324%20Home%20Page.htm>.

Для чего в настоящее время используется радиоуглерод?

Датировки исторически были первым предложенным применением. Но с тех пор сфера приложений расширилась значительно. Это и физика атмосферы, и геоморфология, и гляциология, и космические лучи, и физика Солнца, и биология. Причем в основном радиоуглерод используется не для датировок, вернее не столько для датировок, а как трассер различных природных процессов. Еще одна область - биохимия, но там речь идет о радиоактивных метках, и в ходу совсем другие активности.

Ну а датировки, да по-прежнему это одно из важнейших приложений. Причем снижение массы образца на порядки по сравнению с начальным периодом за счет разработки и применения новейших методов позволило исследовать многие такие вещи, о которых раньше даже и помыслить не могли. Впрочем, о кое-чем из этого мы поговорим позже.

Теперь, после знакомства с радиоуглеродом, разбора его образования, круговорота, некоторой химии, давайте, уже зная, что это за зверь, посмотрим, как его применяют в датировании.

Принцип радиоизотопного датирования, в общем, очень прост. Если нам известно начальное содержание радиоактивного изотопа в образце, мы померили содержание изотопа в настоящее время и есть уверенность, что за время жизни образца он не испытывал изотопного обмена, то промежуток времени от "начального" до момента измерения легко рассчитывается, зная период полураспада (константу распада) радиоактивного изотопа.

Первоисточник: 
Левченко В. Радиоуглерод и абсолютная хронология: записки на тему. 18-12-2001
 
 
 
 
Ошибка в тексте? Выдели ее мышкой и нажми   Ctrl  +   Enter  .

Стоит ли самостоятельно реставрировать непрофессионалу? (2018)


  1. Технические операции требуют профессиональных навыков.

  2. Представить ход работы - это одно, а сделать - совсем другое.

  3. Не каждому памятнику пригодны стандартные методики реставрации и хранения.

  4. Некоторые методики устарели из-за выявленных деструктивных последствий.

  5. Неверно подобранные материалы сразу или в будущем нанесут вред памятнику.

  6. Если возвращаете памятнику утраченную красоту, то сохраняете ли его подлинность?

________________

В этих и во многих других вопросах разбирается только квалифицированный специалист!
  • Вам в помощь на сайте представлены эксперты и мастера реставраторы.
  • Спрашивайте, интересуйтесь, задавайте вопросы на нашем форуме.
  • Обучайтесь под непосредственным руководством опытного наставника.

 

Что Вы считаете ГЛАВНЫМ в процессе реставрации? (2018)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2018)


Есть ли у вас друзья реставраторы? (2018)

«Дружба — личные взаимоотношения между людьми, основанные на общности интересов и увлечений, взаимном уважении, взаимопонимании и взаимопомощи». (Дружба—Википедия)

«Знакомство — отношения между людьми, знающими друг друга». (Знакомство—Викисловарь)

ЕЖЕГОДНЫЙ КОНКУРС ЛУЧШИХ РАБОТ ВЕРНИСАЖА И ВЕБ-ПОРТФОЛИО
Система Orphus

Если вы обнаружили опечатку или ошибку, отсутствие текста, неработающую ссылку или изображение, пожалуйста, выделите ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter. Сообщение об ошибке будет отправлено администратору сайта.