放射性元素の組成

質問

よく、放射性元素から、現代を推定することが行われています。
たとえば、化石から、その生物が死んだ年代を、
遺跡（？）から、その遺跡が作られた年代、
さらには、空の星のスペクトルから放射性元素の組成を測定し、星が誕生した年代まで推定されるということまでされています。

　放射性元素は、指数関数に従ってその割合が減少することは理解していますが、
なぜ、上述のような年代の推定ができるのかが理解できません。
ご存知の方、よろしくお願いします。

回答No.2

htms42 · ベストアンサー

＃１のご回答に補足させていただきます。
＞しかし、植物が光合成により14Ｃを取り込んでしまうと14Ｃが新たに付加することができないため、14Ｃの割合は取り込まれた時点から徐々に減少するということになります。

光合成で取り込まれてからの時間が分かるように書かれていますが「？」です。分かるのは「物質循環が止まってからの時間＝死んでからの時間」です。

植物は空気中の二酸化炭素ＣＯ２を取り入れて光合成に利用しています。ＣＯ２の中の炭素には１４Ｃが一定の割合で含まれています。生きている細胞の中にある物質は代謝により外界との間で絶えず循環していますから空気中の二酸化炭素の中での同位体の組成比と生物体内の同位体の組成比とは同じ値であると考えていいでしょう。
光合成は植物の働きです。動物の体内の１４Ｃの組成は食物として取り入れた植物の中の組成と同じになります。生きている生物の間での移動であれば組成比は変わらないと見ていいはずです。

細胞が死んでしまうと循環が止まります。生物の遺骸の中にある放射性の炭素原子は崩壊によって数が減っていきます。
大気中のＣＯ２の中の１４Ｃの組成比と生物の遺骸のなかにある１４Ｃの組成比を比べると死んでからどれくらい時間がたっているかがわかる事になります。

生物が生きていた時の空気中のＣＯ２の中の炭素の同位体比が分からなければいけません。多分現在とおなじとしているのだと思います
空気中の窒素から出来た１４Ｃを植物が直接取り込むわけではありませんのでＣＯ２の中に取り込まれるまでのプロセスが別にある事になります。
※Ｎ≡Ｎの片方のＮがｗｉｋｉに書かれているような反応でＣに変わるとするとＨＣＮが出来るのだと思います（推測です）。これが雨に溶けて地表に落ちれば生物の中での物質循環の輪の中に入っていくことが出来るでしょう。
原子状での１４Ｃが大気中に出来ても生物は利用できません。

動物の寿命は短いですから生きている間の時間は誤差の範囲です。
植物では寿命の長いものがありますので注意が必要です。植物としての寿命と細胞の寿命が一致するとは限らないからです。縄文杉は生きている杉ですが体内には数千年前に死んでしまった細胞が存在しています。

補足

ご回答ありがとうございます。
化石については、理解できました。
遺跡や星についても、
何らかの「循環」が行われなくなったことから推測するのでしょうか？

回答No.3

htms42

放射性炭素１４Ｃによる年代測定は半減期が５７００年ということで数万年以下の過去までしか分かりません。考古学の対象となる年代です。
化石という言葉を使われていますからもしかしたら三葉虫とか珊瑚の化石、恐竜の化石というイメージでおられるかもしれません。そういう化石は放射性炭素で年代を調べるのは不可能です。

中生代や古生代の化石であれば半減期が１億年レベルの放射性物質を利用しなければいけないことになります。
Ｋ－Ａｒ法などがあるようです。
生物に固有の元素で半減期の長いものがなければ周囲の岩石に対して放射能による年代測定法を当てはめて調べる事になるでしょう。

年代測定法について調べて見られることを進めます。

星の進化、年齢をスペクトルを手がかりに調べることはやられていると思いますが放射性元素の割合を調べているのではないはずです。
Ｈ－Ｒ図で調べてみてください。

回答No.1

owata-www

後者の方はよく知らないので、前者だけ説明すると

大気中の窒素原子は宇宙線に含まれる中性子と反応し
ｎ＋14Ｎ→14Ｃ＋1Ｈ
となって14Ｃを生成します。よって、大気中の二酸化炭素中の12Ｃと14Ｃの存在比は一定となっています
しかし、植物が光合成により14Ｃを取り込んでしまうと14Ｃが新たに付加することができないため、14Ｃの割合は取り込まれた時点から徐々に減少するということになります

ここから、おおよその年代を概算することが出来ます

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%94%BE%E5%B0%84%E6%80%A7%E7%82%AD%E7%B4%A0%E5%B9%B4%E4%BB%A3%E6%B8%AC%E5%AE%9A