放射性碳测年和碳爆炸

放射性碳测年的方法基于任何特定时间全球碳14浓度的某些假设。其中一个假设为：全球大气碳14（也称为放射性碳）含量没有随时间变化。而另一个假设是第一个假设的推论，即由于平衡，生物圈的总体放射性碳浓度和大气相同。

宇宙射线产生的中子在大气中和氮原子相互作用形成放射性碳，由此放射性碳开始进入全球的碳循环。产生的碳14与大气中的氧原子反应形成二氧化碳。此二氧化碳与碳12和碳13产生的二氧化碳没有什么不同，因此，含有碳14的二氧化碳与其他碳同位素产生的二氧化碳都是相同的命运。

大气和生物圈之间进行混合和交换直到平衡建立。放射性碳测年在很大程度上取决于这一假设，因此一开始无需考虑碳14的其他来源。

如今，放射性碳科学家们不得不进行校正，不仅要将他们的放射性碳测年结果转换成公历年，而且要将影响全球碳14浓度的各种因素考虑进去，其中之一就是核武器试验。

影响全球碳14水平的人类活动

两种人类活动被公认为对全球放射性碳含量产生了不可挽回的改变：化石燃料的燃烧和核武器试验。

煤炭等矿物燃料的大量燃烧被称为苏斯效应，它明显地降低了大气碳库中的放射性碳浓度。与此相反， 20世纪50年代和60年代的核武器试验却大大增加了大气中的碳14浓度。这种现象被称为爆炸效应。

爆炸效应是指核弹产生的“人造”放射性碳进入大气的现象。

核武器试验产生的反应之一会模拟大气层产生大量非自然的碳14。核爆炸产生的巨大热中子通量与大气中存在的氮原子反应形成碳14。由此产生的碳14就是大家熟知的爆炸碳或人造放射性碳。

根据文献记载，由于 20世纪50年代和60年代的核武器试验使得1965年实测的大气中的碳14含量增加了近一倍。1963年至1965年间，爆炸碳的含量大约比正常水平高出100％。北半球的爆炸碳浓度在1963年达到高峰，南半球的爆炸碳浓度则在1965年左右达到高峰。

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人类活动给全球放射性碳浓度带来的变化使碳14测年有必要使用一种参考标准。放射性碳测年需要一种有机材料，这种有机材料没有受到化石燃料燃烧或核武器试验所产生的碳14污染。

美国国家标准局储备的草酸被选取为放射性碳测年的标准。它的放射性碳含量理论上与公元1950年生长的木材样品相同。引用碳测年结果时，公元1950年作为放射性碳时间标度的零点。

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即使禁止核武器试验后，爆炸效应仍然存在。据文献记载，在某种程度上，由于全球碳交换循环，核武器试验过程中产生的多余的碳14已经减少。根据草酸参考标准活动的实测，到90年代，碳14含量比1950年的理论含量仅高出约20％。

爆炸碳本质上是人为的碳14的注入。放射性碳科学家利用这一认知检测他们关于碳14在各种碳库混合率的理论。他们发现，相邻的树木年轮的放射性碳不会进行交换。这一事实支持了树木年代学在放射性碳测年中的应用，特别是在构建放射性碳的校正曲线中的应用。

另外，还有其他研究监测到了爆炸碳或放射性碳的存在。

地球化学海洋区域研究分析了大西洋、太平洋、印度洋和地中海的海洋水样，并绘制标出了爆炸碳的存在。研究结果使建模者能够分析放射性碳通路及其交流和滞留时间。

世界海洋环流实验于1990年至2002年从溶解的无机碳中获得放射性碳测量值。

Reidar Nydal和Knut Lovseth从1962年至1993年测量了北部和南部半球大气中二氧化碳的放射性碳含量。