Bomba impulzus - Bomb pulse
A bombaimpulzus a szén-14 ( 14 C) hirtelen megnövekedése a Föld légkörében az 1945-ben kezdődött és 1950 után 1963-ig fokozódó, 1963-ig, amikor az Egyesült Államok aláírta a korlátozott teszttilalom-szerződést , a föld feletti atombomba-tesztek százai miatt. Szovjetunió és az Egyesült Királyság. Ezt a több száz robbantást a légköri relatív 14 C-os koncentráció megduplázása követte . A „relatív koncentrációról” beszélünk, mert a tömegspektrométerekkel végzett 14 C-szint mérése a legpontosabban egy másik szén-izotóppal, gyakran a közös 12-es izotóppal történő összehasonlítással történik . Az izotóp-dúsítási arányok nem csak könnyebben mérhetők, hanem azok, amelyek 14 C-os szén a randevúzók azt akarják, mivel a mintában a szén hányada 14 C, nem pedig az abszolút koncentráció érdekli a datálási méréseket. Az ábra azt mutatja, hogy az atmoszférában a 14 C-os széndarab, amely csak egy billiónkénti részét teszi ki, változott az elmúlt évtizedekben a bombateszteket követően. Mivel a 12 C koncentráció az elmúlt ötven évben körülbelül 30% -kal nőtt, az a tény, hogy az izotóp arányt mérő „pMC” (majdnem) visszaállt 1955-ös értékére, azt jelenti, hogy a légkörben a 14 C koncentráció körülbelül 30% marad magasabb, mint valaha volt. A szén-14, a szén radioizotópja nyomokban természetesen kifejlődik, és minden élő szervezetben kimutatható. Mindenféle szenet folyamatosan használnak az organizmusok sejtjeinek molekuláinak kialakításához . A 14 C koncentrációjának megduplázódása a légkörben tükröződik minden olyan szervezet szövetében és sejtjében, amely a nukleáris teszt időszaka körül élt. Ez a tulajdonság számos alkalmazással rendelkezik a biológia és a kriminalisztika területén.
Háttér
A szén-14 radioizotóp folyamatosan képződik a magasabb atmoszférában lévő nitrogén-14-ből ( 14 N) bejövő kozmikus sugarakból, amelyek neutronokat generálnak. Ezek a neutronok 14 N- val ütközve 14 C-ot képeznek, amely oxigénnel kombinálva 14 CO 2 -ot képez . Ez a radioaktív CO 2 az alsó légkörön és az óceánokon terjed, ahol a növények és a növényeket fogyasztó állatok felszívják. A 14 C radioizotóp így a bioszféra részévé válik, így minden élő organizmus tartalmaz bizonyos mennyiségű 14 C-ot. A nukleáris teszt a légköri 14 C gyors növekedését okozta (lásd az ábrát), mivel egy atombomba robbanása neutronokat is létrehoz, amelyek ütköznek ismét 14 N- rel és 14 C-ot termel . A nukleáris kísérletek 1963-as tilalma óta a légköri 14 C relatív koncentráció lassan csökken, évi 4% -os ütemben. Ez a folyamatos csökkenés lehetővé teszi a tudósok számára, hogy meghatározzák többek között az elhunytak életkorát, és lehetővé teszik számukra a sejtek aktivitásának tanulmányozását a szövetekben. A sejtek populációjában mért 14 C mennyiségét, és összehasonlítva azt a légköri 14 C mennyiségével a bombapulzus alatt vagy után, a tudósok megbecsülhetik, hogy a sejtek mikor jöttek létre, és milyen gyakran fordultak meg azóta.
Különbség a klasszikus radiokarbon dátummal
A radioszén-dátumot 1946 óta használják az 50 000 éves szerves anyagok életkorának meghatározására. Amint a szervezet meghal, a 14 C cseréje a környezettel megszűnik, és a beépített 14 C lebomlik. Mivel a folyamatos bomlása radioizotópok (a felezési A 14 C-on kb 5730 év), a relatív mennyisége 14 C maradt a halott szervezet lehet kiszámítani, hogy milyen régen meghalt. A bombaimpulzus-datálást a széndátumozás speciális formájának kell tekinteni. Amint a fentiekben tárgyaltuk, és a Radiolab epizód, Elements (szakasz „Carbon”), a bomba impulzus nyúlik A lassú felszívódás a légköri 14 C a bioszférában, lehet tekinteni, mint egy kronométer. Az 1963-as évek pulzusából kiindulva (lásd az ábrát) a légköri radiokarbon relatív bőség évente körülbelül 4% -kal csökkent. Tehát a bombaimpulzus-datálás során csökken a légkörben lévő 14 C relatív mennyisége, és nem egy elhalt organizmusokban a 14 C-os mennyiség , mint ez a klasszikus radiokarbon dátumozás esetén történik. A légköri 14 C csökkenése mérhető a sejtekben és a szövetekben, és lehetővé tette a tudósok számára, hogy meghatározzák az egyes sejtek és az elhunytak életkorát. Ezek az alkalmazások nagyon hasonlítanak az impulzus-hajsza elemzéssel végzett kísérletekhez , amelyek során a sejtes folyamatokat idővel úgy vizsgálják meg, hogy a sejteket egy jelzett vegyületnek (impulzus), majd ugyanannak a vegyületnek teszik ki jelöletlen formában (hajsza). A radioaktivitás ezekben a kísérletekben gyakran használt jelző. Fontos különbség az impulzus-üldözés elemzés és a bomba-impulzus dátumozás között az, hogy az üldözés hiánya ez utóbbiban.
2030 körül kialszik a bomba impulzus. Minden ezután született organizmus nem hordoz kimutatható bombaimpulzus-nyomokat, és sejtjeiket nem lehet így keltezni. A radioaktív impulzusokat nem lehet etikailag beadni az embereknek, hogy csak sejtjeik forgalmát tanulmányozzák, így a bomba impulzus eredményei a nukleáris tesztek hasznos mellékhatásának tekinthetők.
Alkalmazások
Az a tény, hogy a sejtek és a szövetek a nukleáris vizsgálatok során és azt követően a légkörben megduplázódó 14 C-értéket tükrözik , számos biológiai vizsgálatra, az igazságügyi vizsgálatokra és még az egyes borok gyártásának évének meghatározására is nagy hasznát vette.
Biológia
Kirsty Spalding által végzett biológiai vizsgálatok kimutatták, hogy az idegsejtek lényegében statikusak, és az élet során nem regenerálódnak . Azt is megmutatta, hogy a zsírsejtek száma gyermekkorban és serdülőkorban van meghatározva. Figyelembe véve a DNS-ben jelenlévő 14 C mennyiségét, megállapíthatja, hogy a zsírsejtek 10% -a évente megújul. A radiokarbon bomba pulzus ellenőrzéséhez használt Otolith gyűrűknek (kor szerezte Otolith szakaszok) szerte több halfaj, beleértve az édesvízi dob , tó tokhal , sápadt kecsege , bigmouth bivaly , sarkvidéki lazacfélékben , Pristipomoides filamentosus , több zátony halak, de számos más validált édesvízi és tengeri fajok. A bombarádió-szén-dioxid-kor validálásának pontossága általában +/- 2 éven belül van, mivel az emelkedési periódus (1956-1960) olyan meredek. A bombaimpulzust a grönlandi cápák életkorának becsléséhez (nem érvényesítéséhez) is használták, mérve a fejlesztés során a 14 C beépülését a szemlencsébe. Miután meghatározta az életkorot és megmérte a bombaimpulzus körül született cápák hosszát, sikerült matematikai modellt készíteni, amelyben a cápák hossza és kora összefüggésben állt a nagyobb cápák életkorának levezetésére. A tanulmány kimutatta, hogy a grönlandi cápa, amelynek életkora 392 +/- 120 év, a legrégebbi ismert gerinces.
Kriminalisztika
A halál pillanatában a szén-dioxid-felvétel véget ér. Figyelembe véve, hogy a 14 C bombaimpulzust tartalmazó szövet gyorsan, évi 4% -os ütemben csökken, két nő halálának idejét egy bírósági eljárásban gyorsan megterhelő szövetek vizsgálatával sikerült megállapítani. Egy másik fontos alkalmazás a 2004-es délkelet-ázsiai szökőár áldozatainak azonosítása fogaik megvizsgálásával.
Szénszállítási modellezés
A bombatesztelésből származó légköri 14 C-os perturbáció lehetőséget adott a légköri transzportmodellek validálására, valamint a szén mozgásának tanulmányozására a légkör és az óceáni vagy szárazföldi elnyelők között.
Egyéb
A 14 C légköri bombát alkalmazták a fagyűrű korainak validálására és a mai napig olyan fákra, amelyeknek nincs éves növekedési gyűrűjük.