Войти
импульс бомбы - это внезапное увеличение углерода-14 (C) в земная атмосфера в результате сотен наземных испытаний ядерных бомб, которые начались в 1945 году и усилились после 1950 года до 1963 года, когда Договор об ограниченном запрещении ядерных испытаний был подписан США, Советский Союз и Соединенное Королевство. За этими сотнями взрывов относительная концентрация углерода в атмосфере удвоилась. Мы обсуждаем «относительную концентрацию», потому что измерения уровней C с помощью масс-спектрометров наиболее точно выполняются по сравнению с другим изотопом углерода, часто с обычным изотопом C. Отношения изотопов изотопов не только легче измерить, но и то, что нужно исследователям углерода, поскольку С точки зрения датировки, интерес представляет доля углерода в образце, представляющая собой C, а не абсолютная концентрация. На рисунке показано, как доля углерода в атмосфере, равная C, порядка одной части на триллион, изменилась за последние несколько десятилетий после испытаний бомбы. Поскольку концентрация C увеличилась примерно на 30% за последние пятьдесят лет, тот факт, что «pMC», измеряющий соотношение изотопов, вернулся (почти) к значению 1955 года, означает, что концентрация C в атмосфере остается примерно на 30% выше, чем когда-то было. Углерод-14, радиоизотоп углерода, естественным образом вырабатывается в следовых количествах в атмосфере и может быть обнаружен во всех живых организмах. Углерод всех типов постоянно используется для образования молекул клеток организмов. Удвоение концентрации углерода в атмосфере отражается на тканях и клетках всех организмов, которые жили в период ядерных испытаний. Это свойство имеет множество приложений в области биологии и судебной медицины.
Атмосферный C, Новая Зеландия и Австрия. Кривая Новой Зеландии характерна для Южного полушария, австрийская кривая - для Северного полушария. Атмосферные испытания ядерного оружия почти удвоили концентрацию углерода в северном полушарии. Радиоизотоп углерод-14 постоянно образуется из азота-14 ( N) в верхних слоях атмосферы поступающими космическими лучами, которые генерируют нейтроны. Эти нейтроны сталкиваются с N с образованием C, который затем соединяется с кислородом с образованием CO 2. Этот радиоактивный CO2 распространяется через нижние слои атмосферы и океаны, где он поглощается растениями и животными, поедающими растения. Таким образом, радиоизотоп C становится частью биосферы, так что все живые организмы содержат определенное количество C. Ядерные испытания вызвали быстрое увеличение содержания углерода в атмосфере (см. Рисунок), поскольку взрыв атомной бомбы также создает нейтроны, которые снова сталкиваются с азотом и выделяют C. После запрета на ядерные испытания в 1963 году относительная концентрация углерода в атмосфере медленно уменьшается со скоростью 4% в год. Это непрерывное уменьшение позволяет ученым, среди прочего, определять возраст умерших людей и изучать активность клеток в тканях. Измеряя количество C в популяции клеток и сравнивая его с количеством C в атмосфере во время или после импульса бомбы, ученые могут оценить, когда были созданы клетки и как часто они с тех пор менялись.
Радиоуглеродное датирование используется с 1946 года для определения возраста органического материала, возраст которого составляет 50 000 лет. Когда организм умирает, обмен C с окружающей средой прекращается, и включенный C распадается. Учитывая устойчивый распад радиоизотопов (период полураспада C составляет около 5730 лет), относительное количество C, оставшееся в мертвом организме, можно использовать для расчета того, как давно он умер. Датирование по импульсам бомбы следует рассматривать как особую форму углеродного датирования. Как обсуждалось выше и в эпизоде Radiolab, Elements (раздел «Углерод») в импульсе бомбы, датирующем медленное поглощение атмосферного углерода биосферой, можно рассматривать как хронометр. Начиная с импульса около 1963 года (см. Рисунок), относительное содержание радиоуглерода в атмосфере уменьшалось примерно на 4% в год. Таким образом, при датировании по импульсам бомбы снижается относительное количество углерода в атмосфере, а не количество углерода в мертвых организмах, как в случае классического радиоуглеродного датирования. Это снижение атмосферного углерода может быть измерено в клетках и тканях и позволило ученым определить возраст отдельных клеток и умерших людей. Эти приложения очень похожи на эксперименты, проводимые с анализом с отслеживанием импульсов, в которых клеточные процессы исследуются во времени путем воздействия на клетки меченого соединения (импульс), а затем того же соединения в немеченой форме ( гнаться). Радиоактивность - обычно используемый ярлык в этих экспериментах. Важное различие между анализом слежения за пульсом и датировкой по пульсу бомбы заключается в отсутствии погони в последнем.
Примерно к 2030 году импульс бомб исчезнет. Каждый организм, рожденный после этого, не будет иметь заметных следов бомбового импульса, и их клетки нельзя датировать таким образом. С этической точки зрения радиоактивные импульсы нельзя вводить людям только для изучения круговорота их клеток, поэтому результаты импульсов бомбы можно рассматривать как полезный побочный эффект ядерных испытаний.
Тот факт, что клетки и ткани отражают удвоение углерода в атмосфере во время и после ядерных испытаний, это очень полезно для нескольких биологических исследований, для судебной медицины и даже для определения года производства определенного вина.
Биологические исследования, проведенные Кирсти Сполдинг, показали, что нейрональные клетки по существу статичны и не регенерируют в течение жизни. Она также показала, что количество жировых клеток устанавливается в детском и подростковом возрасте. Учитывая количество углерода, присутствующего в ДНК, она смогла установить, что 10% жировых клеток обновляются ежегодно. Импульс радиоуглеродной бомбы использовался для проверки кольцевых образований отолитов (возраст по срезам отолитов) у нескольких видов рыб, включая пресноводный барабан, озерный осетр, бледный осетр, большеротый буйвол, арктические лососевые, Pristipomoides filamentosus, несколько рифовых рыб и множество других подтвержденных пресноводных и морских видов. Точность подтверждения возраста бомбы по радиоуглероду обычно находится в пределах +/- 2 лет, потому что период роста (1956-1960) очень крутой. Импульс бомбы также использовался для оценки (не подтверждения) возраста гренландских акул путем измерения включения углерода в хрусталик глаза во время развития. После определения возраста и измерения длины акул, родившихся во время импульса бомбы, можно было создать математическую модель, в которой длина и возраст акул были коррелированы, чтобы определить возраст более крупных акул. Исследование показало, что гренландская акула, возраст которой 392 +/- 120 лет, является самым старым из известных позвоночных.
В момент смерти поглощение углерода прекращается. Принимая во внимание, что ткань, которая содержала импульс бомбы C, быстро уменьшалась со скоростью 4% в год, было возможно установить время смерти двух женщин в судебном деле, исследуя ткани с быстрым оборотом. Другим важным приложением была идентификация жертв цунами 2004 года в Юго-Восточной Азии путем исследования их зубов.
Возмущение атмосферного углерода в результате испытаний бомбы было возможностью подтвердить атмосферное давление. транспортных моделей, а также для изучения движения углерода между атмосферой и океанскими или земными стоками.
Атмосферная бомба C использовалась для проверки возраста годичных колец и датирования недавно появившихся деревьев, у которых нет годовых колец.
