科学家如何确定恐龙骨头的年龄?

经过:特雷西·威尔逊(Tracy V. Wilson)|

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2000年6月7日,在华盛顿特区,这位6700万年前的霸王龙骨架在联合车站展出。
马克·威尔逊/新闻社/盖蒂图像

当古生物学家玛丽·施韦特策(Mary Schweitzer)发现软组织霸王龙化石,她的发现提出了一个明显的问题 - 组织如何生存这么长时间?骨骼已有6800万年的历史,关于化石的传统观念是所有软组织,大脑,分解。只有骨头和牙齿等硬零件才能变成化石。但是对于某些人来说,这一发现提出了一个不同的问题。科学家如何知道骨头实际上已经有6800万年了?

今天对化石年龄的了解主要来自辐射测定,也称为放射性约会。辐射测年依赖于同位素。这些是化学元素,例如碳或铀,除了一个关键特征 - 数量中子在它们的核中。

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原子可能具有相等数量的质子和中子。但是,如果中子太多或太少,则该原子是不稳定的,并且会脱落颗粒,直到其核达到稳定状态。将细胞核视为构建块的金字塔。如果您尝试在侧面金字塔上添加额外的块,它们可能会持续一段时间,但最终会掉下来。如果您将一个街区远离金字塔的一侧,那么其余的不稳定也是如此。最终,某些块可能会掉落,留下更小,更稳定的结构。

结果就像一个放射性时钟,它是不稳定的同位素衰减成稳定的时钟。您无法预测特定的不稳定原子何时或父母,将腐烂成稳定的原子,或女儿。但是您可以预测大量原子需要多长时间才能腐烂。要素半衰期是样本中一半的父子原子成为女儿所需的时间。

为了阅读此放射性时钟上的时间,科学家使用了一种称为A的设备质谱仪测量父母原子的数量。这比率女儿的父母可以告诉研究人员标本的年龄。父母的同位素越多 - 女儿同位素越少,样本越小。测量的同位素的半衰期决定了它在约会非常古老的样品时的有用程度。一旦所有父母都成为女儿,两种同位素之间就没有更多的依据。科学家无法说出时钟是在几天还是数百年前降低的。这意味着半衰期短的同位素无法与恐龙骨头约会。

短期生活只是与恐龙骨头约会时问题的一部分 - 研究人员还必须找到足够的父母原子来测量。继续阅读以查看对化石的约会以及火山灰与它有什么关系。

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约会沉积岩

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一只鹰在2007年4月5日飞越亚利桑那州的大峡谷。您可以看到沉积岩层
Gabriel Bouys/AFP/盖蒂图像

最广为人知的辐射测年形式是碳14年代。这是考古学家用来确定人工制品时代的方法。但是碳14约会无法使用恐龙骨头。碳14的半衰期只有5,730年,因此碳14约会仅对少于50,000年的样品有效。另一方面,恐龙骨头已有数百万年的历史 - 一些化石已有数十亿年的历史。为了确定这些标本的年龄,科学家需要具有很长的半衰期的同位素。用于此目的的一些同位素是铀238,铀235钾40,每个人的半衰期超过一百万年。

不幸的是,这些元素在恐龙中不存在化石他们自己。他们每个人通常都存在火成岩岩石或由冷却的岩浆制成的岩石。但是,化石形成沉积岩石 - 沉积物迅速覆盖恐龙的身体,沉积物和骨头逐渐变成岩石。但是这种沉积物通常不包括可测量量的必要同位素。化石不能在火成岩中形成通常包含同位素的岩石。岩浆的极端温度只会破坏骨头。

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因此,为了确定沉积岩层的时代,研究人员首先必须找到包括火山岩(例如火山灰)的邻近地球层。这些层就像书挡一样 - 它们开始了沉积岩石形成的时间的起点和结束。通过使用辐射测年来确定火成岩的年龄括号,研究人员可以准确确定它们之间的沉积层的年龄。

利用括号和辐射测年的基本思想,研究人员确定了世界各地的岩石层时代。这些信息还帮助确定了地球本身。虽然地球上最古老的岩石大约有35亿年的历史,但研究人员发现锆石晶体已有43亿年的历史[来源:USGS]。基于对这些样品的分析,科学家估计地球本身已有45亿年的历史。此外,最古老的月球岩石已有45亿年的历史。自从月亮和大地这可能同时形成,这支持了当前的地球时代思想。

您可以通过阅读以下链接来了解更多有关化石,恐龙,辐射测年和相关主题的更多信息。

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最初出版:2008年1月15日

恐龙骨头常见问题解答

最古老的化石在哪里?
在西澳大利亚州的35亿岩中发现了最古老的化石,是微观的。
恐龙已经有数百万年了吗?
在白垩纪结束时,恐龙灭绝了。那是大约6500万年前。据信恐龙在地球上行走了近1.65亿年。
化石年龄如何计算?
化石年龄是使用两种方法(相对日期和绝对年代)确定的。在相对约定中,将化石与类似的化石和岩石进行比较,其年龄是已知的。另一方面,绝对约会用于通过辐射测年来计算化石的精确年龄。该过程测量化石或岩石内的同位素衰减以确定其确切的年龄。
甚至在恐龙骨骼中发现了软组织吗?
是的。尽管软组织很少,因为它分解了,但科学家以前在恐龙骨骼中发现了完整的软组织。著名的案例是,当北卡罗来纳州立大学的美国古生物学家玛丽·施韦特策(Mary Schweitzer)发现了T雷克斯(T Rex)的化石腿骨中的胶原蛋白纤维。

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更多的链接

  • 莱温,罗杰。“年龄的岩石 - 激光裂。”新科学家。1991年9月28日。(1/2/2008)http://space.newscientist.com/article/mg13117844.900-rock-ob-os--gages-cleft-cleft-by-by-laser-laser-if-if-you-want-you-want-a-a-a-rockget-A-laser-Thats-Thats-the-message-for-for-for-for-for-the-the-the-the-the-theceageseageof-thingthing-thing therfrom-moon-moon-rocks-to-hominid fossils-.html
  • 维多利亚博物馆。“确定岩石和化石的年龄。”(2008年1月2日)
  • 加利福尼亚大学伯克利分校。“了解教师的进化:辐射测年。”(2008年1月2日)
  • USGS。“地质时间。”版本1.2(1/2/2008)http://pubs.usgs.gov/gip/geotime/
  • USGS。“地质学家如何约会岩石?辐射测年!”(1/2/2008)http://wrgis.wr.usgs.gov/docs/parks/parks/gtime/radiom.html
  • USGS。“地球时代。”(1/2/2008)http://wrgis.wr.usgs.gov/parks/gtime/ageofearth.html

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