大気中などの放射性炭素濃度ってばらつかないのです…

Question

お世話になります、
動植物等が　周囲から
炭素を取り込み　生きている。

その炭素に　割りと一定率で
放射性なものが　含まれる。

とのことですが、
動植物の　体積辺りの炭素摂取量、
単位辺りの　放射性炭素含有量、
その他、様々なものが
ばらつかない…
と、する根拠は
どのようなものが
示されているのですか？

ご教示を　お願い致します。

chiha2525 · Accepted Answer

ばらついています。
ので、最近では補正されています。

年代による違いは、早くに補正されたと思います。

地球の北と南は対流圏が異なるので違うのは知られていた（はず）ですが、北アメリカ大陸と日本などでも違うことが知られてきました。

海洋リザーバー効果は早くから知られていました。

ある種の植物はＣ１４を多く取り込むことも分かっています。

原爆以降は使えません。

他にもあったかな。
なんやかんやで、逆に正確になってきているということです。

ttyf-fctg · Answer

私も浅学ながら言わせて頂きますが、原子の化学的な性質として安定元素と放射性同位体は重さ以外は全く一緒といってよいはずです。
コレが崩壊し、崩壊線たる放射線を出す点が違うと考えられておられるようですが、崩壊した時点で別の元素に変わってしまう訳です。炭素14の場合β崩壊して安定元素である窒素14に変わります。
つまり
崩壊前の炭素14は化学的には炭素12と同様な性質を持つので自然界で選択的にこの比がばらつく事はありえないと考えて問題ないと思います。
逆にコレがばらつくというのなら、どういう状況において、どういった過程を経ればこの比が計測誤差以上にばらつき得るか実証しなければなりません。
しかしながら、崩壊するかしないかが安定元素と放射性同位体の物理的（科学的とは違います）な差な訳ですが、この差は崩壊を起こすまでは特に化学的には差がないのと同義で判別至難。判別至難なものがどうやってばらつき得るかと考えて頂ければ実証以前にそんな事は起こらないと考える妥当性も解っていただけるかと思います。

ですから根拠うんぬんの必要なくばらつかないと考えるのが自然かつ妥当なんだと思います。

Tann3 · Answer

No.4です。「お礼」に書かれたことについて。

＞＞…常の炭素12と化学的に区…
＞いやいや、
＞それは　今の人の業の中
＞その話しですよね？
＞
＞物質的には
＞明らかに違いがあるはずで
＞それを人が選別し辛い
＞だけですよね？

いえいえ。それを分離するのはかなり難しいです。

同じような例では、ウランの中から、核分裂しないウラン238（天然ウラン中の99.3%)と核分裂するウラン235（天然ウラン中の0.7%)を分離して、ウラン235の濃度を高める「濃縮」技術は、高度の軍事機密です。物理的には、質量の違いを利用して「遠心分離」で濃縮できるはずなのですが、遠心分離機を数百台直列につなげるなど、工学技術的には難しいようです。
　これが難しいので、大量の核兵器を作りたい場合や、北朝鮮やパキスタンでは、原子炉の使用済燃料の中からプルトニウムを抽出して核爆弾を作っているのです。これは、通常の化学反応で効率よく分離できるようです。

また、福島の汚染水で問題になっている放射性の「トリチウム」とは、「三重水素」のことです。通常の水素の原子核が陽子１こだけでできているのに対し、三重水素は陽子1個と中性子2個でできており、原子炉の中で作られます。水を構成する「H2O」の「H」が三重水素になっているものがあっても、これを分離・除去することができないのです。セシウムやストロンチウムなどは、元素として吸着とか化学的に除去できますが、水の中から三重水素を除去することはできないのです。ですから、あれだけの大量の水そのものをタンクにためておくしかないのです。

天然に存在する炭素の中から、炭素14だけを選別する技術はあるのかもしれませんが、そう簡単なものでないことだけは確かです。

Tann3 · Answer

「ばらつき」にはいくつかの種類がありますね。

（１）大気中の二酸化炭素の濃度が、地球規模でほぼ均一か。

（２）大気中の二酸化炭素のうちの、放射性炭素（炭素14）の割合（全炭素中の炭素14の割合)が、地球規模でほぼ均一か。

（３）動植物内部の放射性炭素（炭素14）の割合（全炭素中の炭素14の割合)が、大気中の放射性炭素（炭素14）の割合（全炭素中の炭素14の割合)とほぼ同じか。

「根拠」などというたいそうなものは持ち合わせていませんが、要は「放射性炭素（炭素14）の発生、拡散・混合、動植物内への取り込みメカニズム、そして炭素14の消滅のメカニズムから論理的に推定する」ことができると思います。
　ちなみに、放射性炭素（炭素14）は、通常の炭素12と化学的に区別できませんので、自然界において炭素全体の中で選択的に異なるメカニズムをとることはありません。

（１）は地球規模の大気の対流から、ほぼ均一になっていると考えられますが、ここ100年程度は、大都市など二酸化炭素の発生の多い場所近辺では、大気中の二酸化炭素の濃度が高いといわれています。また、植物の光合成の盛んな夏に低くなるなど、季節要因もあるようです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E6%B0%97

（２）については、炭素14は半減期5730年で減少して行きますが、大気圏の上空で宇宙線によって常時新たに炭素14が生成していますので、「生成と消滅が平衡状態に達し、全炭素中の炭素14の割合はほぼ一定を維持している」と言ってよいと思います。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%82%AD%E7%B4%A014

上の（１）の大気中の二酸化炭素濃度の変動要因のうち燃料燃焼によるものについては、そこで発生する二酸化炭素は化石燃料や同植物（木材やバイオマス燃料など）を燃やすことで発生します。この場合、元の燃料の中の「全炭素中の炭素14の割合」が地球規模の割合とほぼ等しければ、（１）のばらつきによらず（２）はほぼ一定と考えてよいと思います。
　ただし、化石燃料中の「全炭素中の炭素14の割合」は、半減期5730年で減少していますので、厳密には均一ではありません。その影響もl考慮が必要なほど精度の高い評価が必要な場合には、その補正が必要かと思います。

また、植物の光合成の季節要因による二酸化炭素濃度の変動は、全炭素中の炭素14の割合には影響しません。

（３）については、動植物の体内の炭素は、植物の光合成（大気中の二酸化炭素を使用）や食物摂取によるものです。植物の光合成で作られる炭水化物や、それをもとに動植物内で作られるたんぱく質は、その大気の中の全炭素中の炭素14の割合をそのまま引き継ぐことになります。空気中の二酸化炭素→植物の光合成→草食動物→肉食動物などの食物連鎖ですね。従って、（３）はぼほ同じであるといってよいと思います。
　しかも、動植物が生きている間は、新しい空気や食物を取り込んで古い炭素は新陳代謝で排出されますので、生きている動植物内の「全炭素中の炭素14の割合」は、大気中と同じに維持されます。（死んだ以降は、新しい空気や食物は取り込まれなくなるので、「全炭素中の炭素14の割合」は半減期5730年で減少一方となる）

結果として、（１）のばらつきは影響なし、（２）（３）はほぼ一定になっていると評価できる、ただし、高精度が必要な場合には補正が必要、ということかと思います。
　（２）は、化石燃料やエネルギーを大量消費するようになったここ100年のことですので、化石や歴史的遺産の年代測定に使用する上では、ほぼ問題はないと思います。

hitokotonusi · Answer

ばらつきますけど，ばらつきの幅が押さえられているので，その既知のばらつきを使って何％という計算をします。

tadys · Answer

ばらついても問題ありません。

年代測定に使用する放射性炭素は、単に放射性炭素の濃度では無く、通常の炭素と放射性炭素の割合なので、放射性炭素そのものの濃度は年代測定に関係有りません。

http://www.um.u-tokyo.ac.jp/publish_db/2000dm2k/japanese/02/02-12.html
http://www.stelab.nagoya-u.ac.jp/ste-www1/pub/ste-nl/Newsletter21.pdf

shintaro-2 · Answer

>動植物の　体積辺りの炭素摂取量、
>単位辺りの　放射性炭素含有量、
>その他、様々なものが
>ばらつかない…
>と、する根拠は

炭素摂取量については、
　放射性炭素／細胞中の全炭素ですから、関係ありません。

そもそも、動物や植物の種類によらず放射性炭素と通常の炭素の扱いが生体内で一定だとしたらという前提の数値ですから、

これらを否定する人は、それを議論のまな板に載せるために、新たに放射性炭素と通常の炭素の扱いが生体内で異なり、より多くの放射性炭素が体内に残るとか排出されるというデータを提示する必要があります。

大気中などの放射性炭素濃度ってばらつかないのです…

ばらついています。

私も浅学ながら言わせて頂きますが、原子の化学的な性質として安定元素と放射性同位体は重さ以外は全く一緒といってよいはずです。

No.4です。

「ばらつき」にはいくつかの種類がありますね。

ばらつきますけど，ばらつきの幅が押さえられているので，その既知のばらつきを使って何％という計算をします。

ばらついても問題ありません。

>動植物の 体積辺りの炭素摂取量、

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