Acasă Adult66 Schimbarile climatice descompun intalnirea cu carbonul?

Adult66

Schimbarile climatice descompun intalnirea cu carbonul?

135

Nu, vom avea nevoie doar de ecuatii ceva mai complicate, iar testele nucleare au „spart-o” acum 50 de ani, oricum

Windows 10 : Off-topic. Ultimul si cel mai bun Windows, Windows 10, a fost lansat astazi. Mi s-a oferit sa descarc fisierul de 3 GB. Dar unii imi pot spune care sunt amenintarile? Va functiona de exemplu Mathematica? Este compatibil cu driverele grafice comutabile? Omega 14.12 LeshCat? Vor fi pastrate toate folderele non-sistem pe care le-ati creat? Dispare gadgeturile Windows pe care as putea sa le pastrez in Windows 7? Ai alte aplicatii rupte? Multumesc pentru raspunsuri.

Conform mitologiei, mii de lucruri rele sunt cauzate de incalzirea globala. Unele mass-media au anuntat a 8200-a victima a schimbarilor climatice. Permiteti-mi sa imprumut titlurile de la Smithsonian Magazine si PBS:

Schimbarile climatice ar putea sparge caderea carbonului

Combustibilii fosili ne distrug capacitatea de a studia trecutul

Teribil. Intalnirea cu radiocarburi devine imposibila! ExxonMobil a distrus aparent arheologia. Subtitrarea Smithsonian este mai corecta: „Emisiile de combustibili fosili incurca cu raportul dintre izotopii de carbon din atmosfera”. OK, ce se intampla? A trecut epoca datarii radiocarbonului?

In primul rand, este important sa ne dam seama ca intalnirea cu radiocarburi nu are grija de temperatura, umiditate si alte tone care definesc „vremea” sau media pe termen lung, „climatul”, deci efectul CO2 asupra intalnirea cu radiocarburi nu are nicio legatura cu climatul, schimbarile climatice sau incalzirea globala!

Dioxidul de carbon are un efect, dar acest efect este direct, la fel ca efectul direct al CO2 asupra cresterii productiei culturilor si nu prin clima.

In al doilea rand, toate aceste stiri se bazeaza pe un articol jucaus in PNAS, scris de o baba din Colegiul Imperial, numit Dr. Heather Graven:

Impactul emisiilor de combustibili fosili asupra radiocarbonului atmosferic si a diferitelor aplicatii ale radiocarbonului pe parcursul acestui secol

Lucrarea este draguta, subiectul este potrivit pentru o lucrare de licenta si i-as da un A pentru acea lucrare, daca ar fi o lucrare de termen, cu exceptia faptului ca are si unele omisiuni si greseli la care vom ajunge.

In al treilea rand, cum functioneaza de fapt si ce se rupe si de ce?

Datarea cu radiocarbon este o metoda importanta pentru a determina varsta obiectelor care contin carbon atata timp cat varsta este cuprinsa intre secole (pentru a fi sigur ca concentratiile s-au schimbat suficient) si zeci de mii de ani (pentru a fi sigur ca o cantitate detectabila de carbon -14 este lasat). Cum functioneaza? E simplu. Masoara fractia atomilor de carbon din esantion care contin nucleul de carbon-14 instabil si va indeamna sa faceti un calcul care sa reflecte faptul ca numarul de atomi de carbon-14 instabili este in scadere exponentiala in timp.

Pentru a utiliza efectiv metoda, trebuie sa cunoastem fractia initiala a atomilor de carbon-14, motivul pentru care este zero pentru a incepe si rata cu care descompun nucleele carbon-14.

Grozav.

Exista 15 izotopi de carbon. Cele total stabile sunt carbon-12 (99% din orice gramada macroscopica cu carbon in jurul tau: acest izotop defineste unitatea de masa pentru toti atomii: masa sa este 12.00000 unitati) si carbon-13 (aproximativ 1% din orice gramada).

Singurul izotop instabil de carbon care nu este „fara speranta instabil” este carbonul 14 a carui durata de viata este de 8.200 de ani. Dupa 8.200 de ani, plus minus jumatate la suta sau mai mult, numarul acestor nuclee care nu au scazut scade \ (e = 2.718 \ puncte \) – de doua ori. In mod echivalent, 5.730 de ani este timpul de injumatatire plasmatic al carbonului-14.

Restul de 12 izotopi de carbon sunt instabili, fara speranta. Toate durata de viata sunt mai scurte decat o ora, toate cu exceptia unuia sunt mai scurte decat un minut si toate, cu exceptia celor trei, sunt mai scurte decat o secunda, de obicei mult mai scurte. Nu vom avea nevoie de ele, deoarece dispar inainte de a-si pregati un birou de carbon.

Excelent. Deci ne vom ocupa doar de carbon-12/13 si carbon-14. Carbon-12 si carbon-13 au un raport aproape fix si nu le vom distinge, numindu-le doar carbon-12. (Raportul lor nu este destul de fix si poate fi un instrument suplimentar util pentru a determina alte cantitati, dar nu voi discuta despre acestea.) Prin carbon-12, voi insemna amestecul de 99% -1% de carbon-12 si carbon- 13. Carbon-14 este instabil, dar apare in cantitati de urme din jurul nostru. Concentratia sa in atmosfera ramane nula, chiar daca atmosfera are miliarde de ani.

De ce este asa si care este procentul de carbon-14 atomi?

In 1963, graficul a aratat aproape „1.000 de parti la mie” ceea ce inseamna ca procentul de carbon-14 in 1963 a fost cu 100% mai mare – dublat – relativ fata de ceea ce a fost in 1950.

Ei bine, aici aveti graficul banilor. Procentul de carbon-14 a crescut dramatic intre 1955 si 1963 – cand au fost testate cele mai multe bombe nucleare. Testele nucleare au produs pur si simplu o multime de izotopi instabili, inclusiv carbon-14.

Din 1963, concentrarea a scazut inapoi spre ceva care pare o constanta naturala. Scaderea rapida a avut loc nu pentru ca carbon-14 a scazut repede, ci pentru ca a fost diluat din cauza circulatiei carbonului. Atunci cand o planta moarta se descompune, carbonul – in cea mai mare parte stabil – ajunge in atmosfera, in timp ce o parte din carbonul atmosferic – cu o fractie mai mare de carbon-14 – este incorporat in plantele in crestere actuala.

Nu va trebui sa cunoastem cu adevarat procentul absolut de carbon-14 in atmosfera, dar a fost foarte mic – aproximativ 1,5 parti pe trilion (\ (10 ^ {12}) \). Este inca suficient de mare pentru a putea detecta carbonul-14. De ce este procentul de carbon-14 zero dupa miliarde de ani (milioane de jumatati de viata)? Deoarece in atmosfera, carbonul 14 este produs constant din azot: \ [

{} ^ {14} _ {\, 7} {\ rm N} + n \ to {} ^ {14} _ {\, 6} {\ rm C} + p

\] Un neutron cosmogenic loveste un nucleu stabil obisnuit de azot, cel mai abundent element din atmosfera, scoate un proton din nucleu si se aseaza in locul acestui proton, schimband astfel azotul in carbon. Retineti ca acest „racoritor” de carbon-14 apare numai daca exista azot in jur – practic numai in atmosfera. Atmosfera cu bombardamentul sau de catre neutroni mentine carbonul „tanar” – mentine procentul de carbon-14 la un nivel sigur de zero (desi mic).

Acum, tot acest carbon (in mare parte carbon-12/13, dar cu urmele de carbon-14) este incorporat in plante. Retineti ca masa plantelor este in mare parte apa si continutul non-apa al plantelor este in mare parte carbon. Nu este extras din sol. In schimb, este luat din atmosfera. Hrana plantelor, CO2, zboara in aer. (In ceha, avem o idila despre porumbeii prajiti care zboara direct pe gurile oamenilor [lenesi. Plantele se bucura de fapt de acest lux!) Deci, daca un copac de 10 tone apare brusc undeva, nu inseamna ca 10 tone de sol solid a fost furat de pe pamant! Cea mai mare parte a masei solide a fost preluata din aer.

Plantele contin mult mai putin azot, astfel incat productia cosmogena de carbon-14 nu mai are loc (sau se produce mult mai lent). Prin urmare, procentul de carbon-14 din plante scade datorita reactiei \ [

{} ^ {14} _ {\, 6} {\ rm C} \ to {} ^ {14} _ {\, 7} {\ rm N} + e ^ – + \ bar \ nu_e

\] Aceasta \ (\ beta \) – decaderea este practic ecuatia anterioara inversata (dar neutronul-minus-proton este inlocuit cu un electron-plus-antineutrino). Dupa cum puteti vedea, procentul de carbon-14 la plante – dar si la animale etc., toata materia solida – este in scadere exponentiala cu durata de viata de 8.200 de ani, asa cum am spus.

O.K. Pentru a gasi varsta radiocarbonului dintr-o bucata solida cu carbon, masurati procentul de carbon-14 din carbonul sau, comparati-l cu procentul de carbon-14 din atmosfera cand obiectul solid a fost creat din atmosfera. Raportul este scris ca exponential al \ ((T / 8200 \, {\ rm ani}) \) si puteti interpreta \ (T \) ca varsta radiocarbonului obiectului. Simplu.

Problema este ca, asa cum am mentionat, procentul de carbon-14 din carbonul atmosferic – despre care am afirmat ca este aproximativ 1,5 parti pe trilion – nu este destul de stabil. Acesta a fost dublat in perioada de testare nucleara in jurul anului 1960. Si a scazut de atunci.

Scaderea a fost cauzata partial de arderea combustibililor fosili. Dupa cum indica numele, combustibilii fosili sunt combustibili care sunt fosili :-). Cu alte cuvinte, acestea sunt foarte vechi, ceea ce inseamna, de asemenea, ca carbonul 14 din aceste fosile a avut mai mult decat suficient timp pentru a se distruge (aproape) complet. Deci, daca eliberati atomii de carbon din carbune si petrol in atmosfera, este doar carbon-12 si carbon-13. Procentul de carbon-14 din atmosfera scade.

Puteti vedea ca procentul de carbon-14 a crescut in timpul testelor nucleare. Daca credeti ca testele nucleare au fost un „lucru rau”, atunci rezulta ca „incalzirea globala” provoaca contrariul, adica „lucru bun”! 😉

OK, in orice caz, procentul de carbon-14 din atmosfera a fost afectat

ciclu de carbon comun (miscarea sa din oceane si din / spre biosfera)
teste nucleare
arderea combustibililor fosili

Primul set de efecte utilizat pentru a mentine procentul la 1,5 parti pe trilion. Dar cel de-al doilea efect – care s-a incheiat in mare parte – a fost cresterea acestei concentratii naturale de ani de zile. Iar ultimul – care va continua decenii sau secole – va dori sa impinga concentrarea in jos. Cred ca trebuie deja sa fie sub 1,5 parti initiale per trilion.

Cand scrieti ecuatia \ [

\ frac {P _ {\ rm sample}} {P _ {\ rm air \, at \, birth}} = \ exp (-T / 8.200 \, {\ rm years})

\] si va dati seama ca procentul \ (P _ {\ rm air \, la \, nastere} \) este o functie complicata a timpului, si nu neaparat una monotona, puteti obtine mai multe solutii pentru varsta \ (T \ ).

Daca ati neglijat faptul ca procentul de carbon-14 este variabil, ati crede ca atmosfera imbatraneste (bine, aparent mai in varsta, in functie de cea mai naiva utilizare a formulei de datare a radiocarbonului) foarte rapid.

Retineti ca „imbatranirea” inseamna „a avea un procent descrescator de carbon-14”. Iar arderea combustibililor fosili reduce procentul de carbon-14 din atmosfera. Deci, combustibilii fosili fac ca atmosfera sa fie „aparent mai veche”! 😉

Cat de repede? Dr Heather Graven calculeaza un model si decide ca in aceste zile, atmosfera imbatraneste cu 30 de ani in fiecare an! 😉 Deci, copacii din 2050 d.Hr. vor avea acelasi continut redus de carbon-14 ca si copacii din anul 1000 AD! Nu veti putea distinge „lucruri foarte vechi” de „lucruri foarte noi” de intalnirea cu carbon.

Este important sa stiti ca, daca stiti ca un obiect cu carbon a fost creat inainte de revolutia industriala (si inainte de descoperirea radioactivitatii si fisiunii nucleare), veti putea totusi sa utilizati cele mai naive formule pentru datarea cu carbon care au functionat intotdeauna – este posibil sa ignorati complet ceea ce s-a intamplat cu atmosfera de la descoperirea motorului cu aburi. Dar daca dorinta ta va fi sa gasesti varsta lucrurilor care s-ar fi nascut de la Revolutia industriala, trebuie doar sa tii cont de evolutia complicata a carbonului 14 in atmosfera.

Daca sunteti un om de stiinta in 2050 d.Hr., care citeste aceasta postare pe blog si aveti doua probe cu carbon, iar procentul de carbon-14 este cu 10% mai mic in esantionul A decat in esantionul B, poate insemna ca esantionul A este de 820 de ani mai vechi decat esantionul B (concluzia de datare a carbonului de moda veche) sau poate insemna, de asemenea, ca ambele probe sunt recente, iar esantionul A este cu 28 de ani mai tanar decat esantionul B. 😉 Ei bine, va trebui sa fii atent. Ecuatiile dvs. pot avea multe solutii, iar epoca testelor nucleare in jurul anului 1960 poate adauga inca doua solutii.

Rezultatul Dr Graven potrivit caruia atmosfera imbatraneste cu 30 de ani pe an nu este exact ceea ce am primit, dar este de aceeasi ordine, desigur. Cred ca ciclurile carbonului etc. sunt suficient de complicate, astfel incat, chiar si ca teoretician cu adevarat, as prefera sa masoare pur si simplu procentul de carbon-14 in loc sa-l calculez. Un dezavantaj al masuratorilor este ca, in acest moment, puteti masura doar valoarea curenta (si rata de modificare) a cantitatii si nu valoarea intr-un viitor indepartat, de exemplu in 2050 d.Hr. 😉

Dar estimarea merge dupa cum urmeaza: Concentratia de CO2 in atmosfera este de 400 ppm si in fiecare an, creste cu aproximativ 2 ppm. Adaugam carbon-12/13 si aproape fara carbon-14. Asadar, in fiecare an, procentul de carbon-14 din atmosfera scade cu 2/400 = 1/200 adica 0,5%, deci este aceeasi schimbare relativa ca atunci cand atmosfera „imbatraneste” cu 0,5% din durata de viata de 8.200 de ani. are aproximativ 41 de ani.

Ea a primit 30 de ani pentru ca exista subtilitati suplimentare care contribuie la ambele semne pe care paragraful precedent le-a ignorat. In primul rand, adaugam mai mult CO2 in atmosfera decat echivalentul a 2 ppm in fiecare an. Adaugam aproximativ 4 ppm si 2 ppm sunt reabsorbiti de oceane si biosfera in fiecare an – ceea ce inseamna ca cresterea totala a CO2 este de doar 2 ppm. Daca acest fapt – emisiile sunt mai mari decat echivalentul a 2 ppm pe an – ar fi fost incorporat, veti obtine imbatranirea cu chiar mai mult de 41 de ani pe an.

Dar exista si cealalta problema, si anume ca procentul de carbon 14 este crescut inapoi catre „nivelurile mai naturale” de bombardarea cosmogenica de neutroni – chiar si acum, in timp ce vorbim si ardem combustibilii nostri fosili. Aceasta scade rata de imbatranire aparenta a atmosferei.

rezumat

Pentru a rezuma, emisiile de dioxid de carbon nu afecteaza tratarea cu radiocarburi a probelor cu adevarat istorice sau arheologice produse inainte de era industriala. Acestea vor ingreuna , dar nu imposibil, determinarea varstei lucrurilor care s-au „nascut” dupa descoperirea motorului cu aburi.

Dar emisiile de CO2 nu sunt primul efect care a ingreunat aceste lucruri: testele nucleare din 1960 au facut acelasi lucru si mai rapid. Este evident ca expertii care fac intalniri cu radiocarburi vor trebui sa se familiarizeze cu toate aceste subtilitati, daca vor deveni cu adevarat relevante pentru munca lor.

In epoca moderna, oamenii au numeroase metode de a „pacali” metodele de datare a radiocarbonului – pentru a schimba procentul de carbon-14 – oricum. Si proiectiile procentului de carbon-14 in atmosfera pe care Dr Graven a facut-o ar putea fi dragute – dar viitorii utilizatori ai metodei radiocarbon nu vor avea nevoie de ele, oricum, pentru ca vor fi avut toate valorile masurate ale procentului de carbon-14 de care vor avea nevoie.

Si din nou, niciuna dintre aceste subtilitati nu are nicio legatura cu climatul, vremea sau temperaturile aerului.

Schimbarile climatice descompun intalnirea cu carbonul?

Populare

Afacere proprie, angajat la stat sau angajat la privat? Pro &...

Cum alegi cel mai bun brad de Crăciun?

Afla cum iti poti lansa o mica afacere folosind un spatiu...

Top 10 cele mai supraevaluate filme din toate timpurile

10 regizori care au facut un film de groaza si au...

10 documentare care au schimbat perceptia publicului

Top 10 interviuri controversate cu celebritati din toate timpurile

Top 10 cele mai memorabile momente ale premiilor Oscar

Cum se schimba viata atunci cand intri in cercurile sociale ale...

10 povesti ciudate din lumea rap pe care sa le cunosti