Решение: Радиоуглеродное датирование находок
Статья к заданиюДатирование археологических находок
Прочитайте текст и выполните задания.
Датирование археологических находок
Когда мы слышим об археологических находках, у многих возникает вполне естественный вопрос: каким образом учёные определяют возраст артефактов? На самом деле используются различные методы датирования.
1) Дендрохронология
–
метод, предусматривающий подсчёт годичных колец при поперечном распиле ствола.
2) Палеомагнетизм
–
метод, основанный на исследовании магнитных полей. При помощи палеомагнетизма учёные определяют возраст предметов из керамики, полученных путем обжига. При высоких температурах глина, входящая в состав керамических изделий, намагничивается. В процессе остывания она «запоминает» направление, а также интенсивность магнитного поля в данный момент.
3) Радиоизотопное датирование
–
метод, при котором проводится подсчёт количества изотопов, которые успели распасться за период существования исследуемого образца. Этот метод используется не только в археологии, но и в палеонтологии и геологии.
4) Радиоуглеродный анализ
–
один из видов радиоизотопного датирования, который определяет возраст органических материалов
с помощью измерения содержания радиоактивного изотопа углерода C14. Изначально использовался для исследования археологических и геологических объектов, однако позже стал также применяться в других сферах, включая медицину.
В атмосфере присутствуют три изотопа углерода: стабильные С12 (около 98,89%) и С13 (около 1,11%), а также микроскопическое количество радиоактивного изотопа С14 (0,0000000001%). Радиоуглеродный изотоп С14 образуется в микроскопических количествах в результате бомбардировки атмосферы космическими лучами, а затем распадается с образованием азота (см. рисунок). Период его полураспада составляет 5730 лет.
Рисунок.
Цикл углерода С14 в атмосфере, гидросфере и биосфере Земли
После того, как организм умирает, прекращается обмен углерода с внешней средой. Начинает уменьшаться содержание радиоактивного изотопа углерода в организме. Таким образом, зная количество радиоактивного изотопа углерода, которое было изначально в живом организме, по отношению к другим стабильным изотопам, можно определить, сколько прошло времени с момента смерти организма. Чтобы определить оставшееся количество, применяют специальные методы химического и физического анализа. На основе полученных данных специалисты определяют возраст образца.
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Используя текст «Датирование археологических находок» и рисунок, выберите все верные утверждения о круговороте изотопов углерода и радиоуглеродном датировании.
Решение по шагам
4 шагаРадиоактивный углерод $\mathrm{C^{14}}$ из атмосферы усваивается растениями в процессе фотосинтеза и затем поступает в пищевую цепь.
Пока организм жив, он постоянно обменивается углеродом с окружающей средой. Поэтому соотношение $\mathrm{C^{14}/C^{12}}$ в организме примерно соответствует атмосферному.
$$\frac{\mathrm{C^{14}}}{\mathrm{C^{12}}}=\mathrm{const}$$После смерти обмен углерода прекращается, но радиоактивный изотоп $\mathrm{C^{14}}$ продолжает распадаться, а стабильный $\mathrm{C^{12}}$ практически не изменяется. Поэтому по соотношению изотопов можно определить время, прошедшее после смерти.
$$N=N_0\cdot 2^{-t/T_{1/2}}$$Утверждение 1 неверно: образование $\mathrm{C^{14}}$ в атмосфере не является результатом бета-распада атмосферного азота. Утверждение 5 неверно: количество $\mathrm{C^{14}}$ после смерти уменьшается вследствие радиоактивного распада.
Правильные ответы: 2, 3, 4.
Где здесь ошибаются
Считать, что после смерти распад $\mathrm{C^{14}}$ прекращается.
Путать поступление углерода в организм при фотосинтезе с радиоактивным распадом.
Выбирать утверждение 1, не различая образование изотопа и его радиоактивный распад.