Bomba darbesi - Bomb pulse

bomba darbesi ani artış mı karbon-14 (14C) içinde Dünya atmosferi yüzlerce yer üstü nedeniyle nükleer bomba testleri 1945'te başlayan ve 1950'den sonra 1963'e kadar yoğunlaştı. Sınırlı Test Yasağı Anlaşması Amerika Birleşik Devletleri, Sovyetler Birliği ve Birleşik Krallık tarafından imzalandı.[1] Bu yüzlerce patlamayı, bağıl konsantrasyonun ikiye katlanması izledi. 14Atmosferde C.[2] "Bağıl konsantrasyon" u tartışıyoruz çünkü 14Kütle spektrometrelerine göre C seviyeleri, genellikle ortak izotop olan başka bir karbon izotopuna kıyasla en doğru şekilde yapılır. 12C. İzotop bolluk oranları yalnızca daha kolay ölçülmez, bunlar14Bir örnekteki karbonun fraksiyonu olduğu için C karbon değişkenleri ister. 14C, mutlak konsantrasyon değil, tarihleme ölçümleriyle ilgileniyor. Şekil, atmosferdeki karbon fraksiyonunun 14C, bomba testlerini izleyen son birkaç on yılda trilyonda sadece bir parça olarak değişti. Çünkü 12C konsantrasyonu son elli yılda yaklaşık% 30 artmıştır, izotop oranını ölçen "pMC" nin (neredeyse) 1955 değerine geri döndüğü gerçeği, 14Atmosferdeki C konsantrasyonu bir zamanlar olduğundan yaklaşık% 30 daha yüksek kalır. Karbon-14, radyoizotop karbon, atmosferde doğal olarak eser miktarlarda gelişir ve tüm canlı organizmalarda tespit edilebilir. Her türden karbon, sürekli olarak karbonun moleküllerini oluşturmak için kullanılır. hücreler organizmaların. Konsantrasyonun ikiye katlanması 14Atmosferdeki C, nükleer test dönemi civarında yaşamış olan tüm organizmaların doku ve hücrelerine yansır. Bu özelliğin biyoloji ve adli tıp alanlarında birçok uygulaması vardır.

Atmosferik 14C, Yeni Zelanda ve Avusturya. Yeni Zelanda eğrisi Güney Yarımküre'yi temsil eder, Avusturya eğrisi Kuzey Yarımküre'yi temsil eder. Atmosferik nükleer silah testleri, 14Kuzey Yarımküre'de C.[3]

Arka fon

Radyoizotop karbon-14 sürekli olarak şunlardan oluşur: nitrojen-14 (14N) yüksek atmosferde gelen kozmik ışınlar nötron üreten Bu nötronlar çarpışıyor 14N üretmek 14C daha sonra oksijenle birleşerek oluşur 14CO2. Bu radyoaktif CO2 Alt atmosfere ve bitkileri yiyen hayvanlar ve bitkiler tarafından emildiği okyanuslara yayılır. Radyoizotop 14Böylece C, biyosfer böylece tüm canlı organizmalar belirli miktarda 14C. Nükleer test, atmosferik testlerde hızlı bir artışa neden oldu. 14C (şekle bakın), çünkü bir atom bombasının patlaması da nötronlar tekrar çarpışan 14N ve üretmek 14C. 1963'te nükleer testlerin yasaklanmasından bu yana, atmosferik 14C bağıl konsantrasyonu, yılda% 4'lük bir hızla yavaşça azalmaktadır. Bu sürekli düşüş, bilim adamlarının diğerlerinin yanı sıra ölen kişilerin yaşını belirlemelerine ve dokulardaki hücre aktivitesini incelemelerine izin verir. Miktarını ölçerek 14Bir hücre popülasyonunda C ve bunu miktarıyla karşılaştırarak 14Bilim adamları, bomba darbesi sırasında veya sonrasında atmosferde, hücrelerin ne zaman yaratıldığını ve o zamandan beri ne sıklıkla döndüklerini tahmin edebilirler.[2]

Klasik radyokarbon tarihleme ile fark

Radyokarbon yaş tayini 50.000 yıl kadar eski organik materyalin yaşını belirlemek için 1946'dan beri kullanılmaktadır. Organizma ölürken, 14Çevre ile C durur ve dahil 14C bozulur. Radyoizotopların sürekli bozunması göz önüne alındığında ( yarı ömür nın-nin 14C yaklaşık 5,730 yıldır), göreceli miktarı 14Ölü organizmada kalan C, ne kadar zaman önce öldüğünü hesaplamak için kullanılabilir. Bomba darbe tarihlemesi, özel bir karbon tarihleme yöntemi olarak düşünülmelidir. Yukarıda tartışıldığı gibi ve Radiolab bölüm Elementler ('Karbon' bölümü),[4] atmosferin yavaş emilimine dayanan bomba darbesinde 14Biyosfer tarafından C, bir kronometre olarak düşünülebilir. 1963 yıllarındaki nabızdan başlayarak (şekle bakın), atmosferik radyokarbon nispi bolluğu yılda yaklaşık% 4 azaldı. Yani, bomba atım tarihlemesinde göreceli miktarda 14Azalan atmosferdeki C miktarı değil 14C, klasik radyokarbon tarihlemesinde olduğu gibi ölü organizmalarda. Atmosferdeki bu düşüş 14C, hücrelerde ve dokularda ölçülebilir ve bilim adamlarının tek tek hücrelerin ve ölen kişilerin yaşını belirlemesine izin verdi.[5][6][7] Bu uygulamalar ile yapılan deneylere çok benzer nabız takibi analizi Hücrelerin etiketli bir bileşiğe (puls) ve ardından aynı bileşiğe etiketsiz bir biçimde (kovalamaca) maruz bırakılmasıyla zaman içinde hücresel süreçlerin incelendiği. Radyoaktivite bu deneylerde yaygın olarak kullanılan bir etikettir. Darbe kovalamaca analizi ile bomba darbe tarihlemesi arasındaki önemli bir fark, ikincisinde kovalamanın olmamasıdır.

2030 yılı civarında bomba darbesi sönecek. Bundan sonra doğan her organizma tespit edilebilir bomba atım izleri taşımaz ve hücreleri bu şekilde tarihlendirilemez. İnsanlara sadece hücrelerinin dönüşümünü incelemek için etik olarak radyoaktif darbeler uygulanamaz, bu nedenle bomba darbesi sonuçları nükleer testin yararlı bir yan etkisi olarak kabul edilebilir.[4]

Başvurular

Hücrelerin ve dokuların iki katına çıktığını yansıtması 14Nükleer test sırasında ve sonrasında atmosferde bulunan C, çeşitli biyolojik çalışmalar, adli tıp ve hatta belirli bir şarabın üretildiği yılın belirlenmesi için çok faydalı olmuştur.[8]

Biyoloji

Kirsty Spalding'in yürüttüğü biyolojik araştırmalar, nöronal hücreler esasen statiktir ve yeniden oluşturmak hayat boyunca.[9] Ayrıca, yağ hücrelerinin sayısının çocukluk ve ergenlik döneminde belirlendiğini gösterdi. Miktarı göz önüne alındığında 14DNA'da bulunan C, yağ hücrelerinin% 10'unun yıllık olarak yenilendiğini tespit edebilir.[10] Radyokarbon bombası darbesi, otolit annuli (otolit bölümlerinden puanlanan yaşları) dahil olmak üzere çeşitli balık türlerini doğrulamak için kullanılmıştır. tatlı su davul,[11] göl mersin balığı,[12] solgun mersin balığı,[13] koca ağızlı bufalo,[14] arktik alabalık,[15] Pristipomoides filamentosus[16], birkaç resif balığı,[17] onaylanmış diğer tatlı su ve deniz türleri arasında. Bomba radyokarbon yaş doğrulamasının kesinliği tipik olarak +/- 2 yıl arasındadır, çünkü yükselme süresi (1956-1960) çok diktir.[11][14][15] Bomba darbesi aynı zamanda yaşını tahmin etmek (doğrulamak için değil) için kullanılmıştır. Grönland köpekbalıkları birleşimini ölçerek 14Gelişim sırasında göz merceğindeki C. Yaşı belirledikten ve bomba darbesi etrafında doğan köpekbalıklarının uzunluğunu ölçtükten sonra, daha büyük köpekbalıklarının yaşını anlamak için köpekbalıklarının uzunluğunun ve yaşının ilişkilendirildiği matematiksel bir model oluşturmak mümkün oldu. Çalışma, 392 +/- 120 yıllık Grönland köpekbalığının bilinen en eski omurgalı olduğunu gösterdi.[18]

Adli

Ölüm anında karbon alımı sona erer. Bomba atımını içeren dokuyu düşünürsek 14C yılda% 4 oranında hızla azalıyordu, hızlı cirolu dokular incelenerek bir mahkemede iki kadının ölüm saatini tespit etmek mümkün oldu.[5] Bir diğer önemli uygulama ise 2004 Güneydoğu Asya tsunamisi kurbanlarının dişlerinin incelenerek teşhis edilmesidir.[6]

Karbon Taşıma Modellemesi

Atmosferik tedirginlik 14Bomba testinden elde edilen C, atmosferik taşıma modellerini doğrulamak ve karbonun atmosfer ile okyanus veya karasal yutaklar arasındaki hareketini incelemek için bir fırsattı.[19]

Diğer

Atmosferik bomba 14C, ağaç halkalarının yaşlarını doğrulamak ve yıllık büyüme halkaları olmayan son ağaçları tarihlendirmek için kullanılmıştır.[20]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Nükleer Silah Testlerinden Kaynaklanan Radyoaktif Serpinti". USEPA. Alındı 2016-08-16.
  2. ^ a b Grimm, David (2008-09-12). "Mantar Bulutunun Gümüş Astarı". Bilim. 321 (5895): 1434–1437. doi:10.1126 / science.321.5895.1434. ISSN  0036-8075. PMID  18787143. S2CID  35790984.
  3. ^ "Radyokarbon". web.science.uu.nl. Alındı 2016-08-15.
  4. ^ a b "Elements - Radiolab". Alındı 2015-10-24.
  5. ^ a b "Viyana çevre araştırma hızlandırıcısındaki arkeolojik ve adli çalışmalardan ilk 14C sonuçları". Radyokarbon. 40 (1). ISSN  0033-8222.
  6. ^ a b Spalding, Kirsty L .; Buchholz, Bruce A .; Bergman, Lars-Eric; Druid, Henrik; Frisén, Jonas (2005-09-15). "Adli tıp: Nükleer testlerle dişlere yazılan yaş". Doğa. 437 (7057): 333–334. Bibcode:2005Natur.437..333S. doi:10.1038 / 437333a. ISSN  0028-0836. PMID  16163340. S2CID  4407447.
  7. ^ "14C" Bomba Darbesi "Nabız Adli Tıp". Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı. Alındı 2015-10-24.
  8. ^ Zoppi, U; Skopec, Z; Skopec, J; Jones, G; Fink, D; Hua, Q; Jacobsen, G; Tuniz, C; Williams, A (2004-08-01). "14C bomba darbe tarihlemesinin adli uygulamaları". Nükleer Aletler ve Fizik Araştırmalarında Yöntemler Bölüm B: Malzemeler ve Atomlar ile Işın Etkileşimleri. Dokuzuncu Uluslararası Hızlandırıcı Kütle Spektrometresi Konferansı Bildirileri. 223–224: 770–775. Bibcode:2004NIMPB.223..770Z. doi:10.1016 / j.nimb.2004.04.143.
  9. ^ Spalding, Kirsty L .; Bhardwaj, Ratan D .; Buchholz, Bruce A .; Druid, Henrik; Frisén, Jonas (2005-07-15). "İnsanlardaki hücrelerin geriye dönük doğum tarihlemesi". Hücre. 122 (1): 133–143. doi:10.1016 / j.cell.2005.04.028. ISSN  0092-8674. PMID  16009139. S2CID  16604223.
  10. ^ Spalding, Kirsty L .; Arner, Erik; Westermark, Pal O .; Bernard, Samuel; Buchholz, Bruce A .; Bergmann, Olaf; Blomqvist, Lennart; Hoffstedt, Johan; Näslund Erik (2008-06-05). "İnsanlarda yağ hücresi dönüşüm dinamikleri". Doğa. 453 (7196): 783–787. Bibcode:2008Natur.453..783S. doi:10.1038 / nature06902. ISSN  0028-0836. PMID  18454136. S2CID  4431237.
  11. ^ a b Davis-Foust, Shannon L .; Bruch, Ronald M .; Campana, Steven E .; Olynyk, Robert P .; Janssen, John (2009-03-01). "Bombalı Radyokarbon Kullanılarak Tatlı Su Varilinin Yaş Doğrulaması". Amerikan Balıkçılık Derneği'nin İşlemleri. 138 (2): 385–396. doi:10.1577 / T08-097.1. ISSN  0002-8487.
  12. ^ Janssen, John; Hansen, Michael J .; Davis ‐ Foust, Shannon L .; Campana, Steven E .; Bruch, Ronald M. (2009/03/01). "Bombalı Radyokarbon ve Bilinen Yaş Balıklarını Kullanan Göl Mersin Balığı Yaş Doğrulaması". Amerikan Balıkçılık Derneği'nin İşlemleri. 138 (2): 361–372. doi:10.1577 / t08-098.1.
  13. ^ Braaten, P. J .; Campana, S. E .; Fuller, D. B .; Lott, R. D .; Bruch, R. M .; Ürdün, G.R. (2015). "Pektoral yüzgeç dikenlerine, otolitlere ve bomba radyokarbonuna dayalı vahşi soluk mersinbalığının (Scaphirhynchus albus, Forbes & Richardson 1905) yaş tahminleri: barajla parçalanmış Missouri Nehri'nde askere alma üzerine çıkarımlar". Uygulamalı İhtiyoloji Dergisi. 31 (5): 821–829. doi:10.1111 / jai.12873. ISSN  1439-0426.
  14. ^ a b Lackmann, Alec R .; Andrews, Allen H .; Butler, Malcolm G .; Bielak-Lackmann, Ewelina S .; Clark, Mark E. (2019-05-23). "Bigmouth Buffalo Ictiobus cyprinellus, iyileştirilmiş yaş analizi asırlık uzun ömürlülüğü ortaya çıkarırken tatlı su teleost rekorunu kırdı". İletişim Biyolojisi. 2 (1): 197. doi:10.1038 / s42003-019-0452-0. ISSN  2399-3642. PMC  6533251. PMID  31149641.
  15. ^ a b Campana, Steven E; Casselman, John M; Jones, Cynthia M (2008/04/01). "Göl alabalığının (Salvelinus namaycush) ve diğer Kuzey Kutbu türlerinin yaş doğrulaması için çıkarımlarla birlikte Kuzey Kutbu'ndaki radyokarbon kronolojilerini bombalayın". Kanada Balıkçılık ve Su Bilimleri Dergisi. 65 (4): 733–743. doi:10.1139 / f08-012. ISSN  0706-652X.
  16. ^ Andrews, Allen H .; DeMartini, Edward E .; Brodziak, Jon; Nichols, Ryan S .; Humphreys, Robert L. (2012-11-01). "Tropikal, derin su balıkçılığı (Pristipomoides filamentosus) için uzun ömürlü bir yaşam öyküsü: otolitlerdeki günlük artış analizlerinin uzantıları olarak bomba radyokarbon ve kurşun-radyum tarihlemesi". Kanada Balıkçılık ve Su Bilimleri Dergisi. 69 (11): 1850–1869. doi:10.1139 / f2012-109. ISSN  0706-652X.
  17. ^ Johnston, Justine M .; Newman, Stephen J .; Kalish, John M .; Andrews, Allen H. (2011-11-23). "Hint-Pasifik Δ14C kronolojileri kullanılarak üç önemli resif balığı türünün bomba radyokarbon tarihlemesi". Deniz ve Tatlı Su Araştırmaları. 62 (11): 1259–1269. doi:10.1071 / MF11080. ISSN  1448-6059.
  18. ^ Nielsen, Julius; Hedeholm, Rasmus B .; Heinemeier, Jan; Bushnell, Peter G .; Christiansen, Jürgen S .; Olsen, Jesper; Ramsey, Christopher Bronk; Brill, Richard W .; Simon, Malene (2016-08-12). "Göz merceği radyokarbonu, Grönland köpekbalığının (Somniosus microcephalus) yüzyıllarca uzun ömürlü olduğunu ortaya koyuyor". Bilim. 353 (6300): 702–704. Bibcode:2016 Sci ... 353..702N. doi:10.1126 / science.aaf1703. ISSN  0036-8075. PMID  27516602. S2CID  206647043.
  19. ^ Caldeira, Ken (1998). "Okyanustan tahmini net radyokarbon akışı ve atmosferik radyokarbon içeriğinde artış". Jeofizik Araştırma Mektupları. 25 (20): 3811-3814. Bibcode:1998GeoRL..25.3811C. doi:10.1029 / 1998GL900010.
  20. ^ Rakowski, Andrzej Z .; Barbetti, Mike; Hua, Quan (2013-03-25). "1950-2010 Dönemi İçin Atmosferik Radyokarbon". Radyokarbon. 55 (4): 2059–2072. doi:10.2458 / azu_js_rc.55.16177.