近年人人講環保支持減排碳,聽起來碳似乎是極度邪惡的物質,但其實地球上有很多物質都是由碳組成。其中碳-14更是推測古物的年紀的最有力證據,在考古學上作出了很大貢獻。到底耶穌是哪一年 12月 25日出世?曾經就有人用碳-14找出答案。記者:黃潔蓮攝影:林栢鈞Models: Algie& Lo@Pure Models鳴謝:現代教育
其他副刊影片 碳-14需五千年消失 放大圖片
■碳-14的含量圖表,顯示含量越多越接近現代。
碳-14( Carbon-14)是由加州大學柏克萊分校的 Martin Kamen及 Sam Ruben於 1940年發現。之後 Willard Frank Libby及其團隊將之發揚光大,將碳-14這個不穩定因子作為定年法( Radiocarbon Dating)的重要元素,首個測試是測定古埃及一艘木船,以鑑定其年份,這個發現還令他奪得 1960年的諾貝爾化學獎。為何碳-14可以推測古物年份?現代教育化學科導師 Sam Chai說,因為碳有碳-12、碳-13和碳-14三種同位素,碳-12和碳-13都是穩定的非放射性粒子,但碳-14則是非穩定的放射性粒子。在地球上存有的碳 99%都是碳-12, 1%是碳-13,只得一兆分之一是碳-14。碳-14的形成是當地球大氣中的氮氣受到高能量的宇宙射線撞擊,氮-14就變成碳-14,再與氧氣結合成二氧化碳。由於假設在一段長時間中宇宙射線的通量( flux)是均等的,故可假設碳-14是均速形成。當植物因光合作用而吸入二氧化碳,動物(包括人類)因進食植物令體內存有碳-14。當植物或動物死去,就會停止吸收碳-14,而且不斷衰竭。碳-14的半衰期為 5730年,因此它要用長時間才可完全消失,這個衰變可用來計量一個已死的生物的死亡時間。假設某古物中碳-14起初的含量為 1單位,經歷一個半衰期( 5730年)後會剩下 0.5單位,如果測到一件古物中的碳-14含量為 0.25,即代表該物件的年份大約就是 11,460年。含量越多越接近現代,含量越少年代越久遠。
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■發明以碳-14來作「放射性碳定年法」的 Willard Frank Libby,憑此而奪得諾貝爾化學獎。(互聯網圖片)
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■ Sam說放射性碳定年法只適用於有機物質如動植物,銅器鐵器不適用。
鑑定耶穌裹屍布 放大圖片
■埃及木乃伊最常使用「放射性碳定年法」來檢定其年份。
不過這個方法是否準確,目前還有很多爭議,不過 Sam說目前還沒有比這個「放射性碳定年法」的方法更準確,所以大家仍繼續沿用。他亦說其實自第一次世界大戰爆發後,這個「放射性碳定年法」的計算,早已成疑:「剛才說過是由於宇宙射線跟氮氣撞擊而產生碳-14,但自世界大戰後,特別是原子彈這些高能量的射線爆發後,可能對氮氣產生變化,會否因此而加劇或減慢碳-14消失的數量,仍是未知之數。」自 60年前開始使用「放射性碳定年法」,首次實驗就是應用在埃及的木乃伊上,要數最著名那次,就是 1988年由英國、瑞士及美國三間著名的實驗室齊對耶穌裹屍布做「放射性碳定年法」,三家大學得出的結果顯示,裹屍布是公元 1260到 1390年之間,只得七百年歷史左右。不過 20年後,又有人以「微化學法」發現 88年那次測試,剛巧取了裹屍布被縫補的部份,而該部份的用料與裹屍布的整體是截然不同。由於當時裹屍布在歐洲各地流傳,亦曾遇過火災,所以有好心人替裹屍布縫補不足為奇。 Sam說:「每次做實驗也只能抽取小量樣本,而實驗後該樣本會消失了。像裹屍布這樣珍貴的古物,斷不能整塊拿去做實驗吧,有偏差也不足為奇。」
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■耶穌裹屍布曾以「放射性碳定年法」來檢測,得出的結果是 1365年期間的製品。
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■耶穌裹屍布是真是假眾說紛紜,目前還沒有一個實驗百分百具權威性。
低碳生活可能是陰謀
碳真的無處不在,我們每天吃的麪包、米飯是碳水化合物;警察及軍人穿的衣服、眼鏡框、汽車是碳纖維製造;我們每天坐車用的石油是碳氫化合物;再有石油而產生的副產品如 fleece、人造纖維、衣物柔順劑、護膚品等等,甚至是體內的脂肪、內臟、 DNA也有碳的成份。碳是生命基礎元素之一,也是我們生活中不可缺的原料,完全是圍繞我們生活而來。不過近年卻不斷接收到一個訊息:碳=全球暖化=生態災難。香港是全球數一數二的排碳城市,因沒有天然資源,食物、燃料、木料都要靠外國運來,飛機、汽車製造的碳排放量驚人。但 Sam卻說:「我也贊成環保生活,慳一張紙、少砍一棵樹,關掉不必要的電源。但人類活到現在,由工業革命以後所製造出來的二氧化碳,是否直接導致地球變暖呢?其實就算消耗所有燃料而產生的二氧化碳,比起大海、石塊所產生的也不過微不足道。二氧化碳是溫室氣體,甲烷(沼氣)保溫能力更高,畜牧業的牛屎和沼澤也會釋出沼氣。雖然從數字上地球大氣中二氧化碳的濃度由工業革命前約 280ppm( ppm=百萬分之)升至現在約 390ppm,差不多一倍,但實則上 390ppm只是 0.039%而已。地球其實有自我調節二氧化碳及甲烷的能力,升幅大非等於直接導致全球暖化了,溫室效應亦不等於全球暖化。在我眼中,溫室就是保溫;但如果是全球暖化,就等於夏天仍穿着毛衣那麼反常。」 Sam推介勾紅洋的《低碳陰謀》正是講美國因「全球暖化」議題而設立的碳關稅,背後可能存有複雜的國際利益,書中提出很多資料與論據,推翻了很多大家被誤導了的觀點。
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■石油現時是地球最主要的燃料,而石油的副產品也是我們的必需品。
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■木炭是燒烤必備,可吸濕、可生火燒烤取暖。
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■五穀類含有大量碳水化合物,由小麥製成的 麪包也一樣。
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■警員身穿的避彈衣是由碳纖維製造,而且越來越輕便。
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■《低碳陰謀》指當地球暖化與碳排放畫上等號,但減碳背後是否另有陰謀?$100
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■《為什麼是碳?碳文明與碳毀滅》,我們本身就活在碳中。$117
■測量碳-14含量的「放射性碳定年法」,對考古學產生重大貢獻。
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