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2020-12-26 18:40

022. 放射性炭素年代測定

近年の考古学に必須のツールである放射性炭素年代測定についてお話しました. 

*エピソード中で「大気中の炭素12が炭素14になる」と話していますが,正しくは「大気中の窒素14が炭素14になる」でした.お詫びして訂正いたします.

毎週金曜日朝7時にアート,リベラルアーツと科学技術に関するニュースレター『STEAM NEWS』を発行しています.YouTube,ポッドキャストでまとめもお送りしています.

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いちです。おはようございます。いやー寒くなってきましたね。
僕、こうやってポッドキャストとYouTubeと撮らせてもらってるんですけども、屋内で録音・録画するのがどうも性に合わなくて、今日もついつい外に出てきてしまったんですけども、
こちら、松ヶ谷国際ターミナルと言いまして、国際航路の船がですね、客船が寄港する港なんですね。
コロナで有名になったコスター・トランティカもこちらに泊まっていました。船内でクラスターが発生していた船なんですけれども、
コロナを持ち込んだのか、逆に長崎市内からコロナが船内に行ったのか、それは事後の報告を見てみないとわからないんですけれども、
連日報道されていた豪華客船なんかもこちらに泊まっていました。今はね、豪華客船というのが回ってこなくなって、後ろにね、ほんとね、もう
もう、なんか距離感狂うぐらい大きな船がいつもは泊まってたんですけども、そのコスター・トランティカ以降はずっと船が泊まっていないですね、ここは。
それからもう一つお話がありまして、僕ニュースレターを始めたんです。このポッドキャストをYouTubeでは、考古学と科学技術の関わりみたいなところをお話ししているんですけれども、
ニュースレターの方では、アートと科学技術の関わりというところに焦点を当てて、週1回お話しできればなと思ってお送りさせてもらっています。
概要欄、YouTubeの概要欄、それからポッドキャストも説明のところにリンクを書いておきますので、そちらまた見ていただいて、メールアドレスをご登録いただければと思います。
一応金曜日の朝にお送りできるように、この前早寒後をお送りしたんですけども、金曜日じゃなくて土曜日の朝になっちゃいました。
早寒後は金曜日の朝をお送りしました。クリスマスだったんですけどもね。
次の金曜日の7時にお送りできるように、今、執筆をしているところです。
ポッドキャストの方、今聞いてくださっている方、聞いてくださって大変ありがとうございます。
YouTubeの方からまた音声を切り出して、ポッドキャスト向けにこれまで再編集してお送りしていたんですけども、
ひょっとしたらYouTubeからの音声はそのままになるかもしれません。
まだこちらも続けていこうと思っていますので、引き続きどうぞよろしくお願いします。
YouTubeの方はね、実はポッドキャストには流していない、YouTube限定動画というのも流していまして、
それがね、ここ長崎なんですけども、長崎の観光地をブラブラ歩くだけという内容なんですけど、
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これがね、なんかこう僕が思ってたのと反対で、こちらはポッドキャストが本編で、こういった学術的な内容を本編にしようと思ってたんですけども、
どっちかというとただ歩いているだけの動画の方が人気があって、そちらもねちょっと続けていこうとは思っています。
実はね、エジプトでも使っていたGoProというアクションカメラで撮ってたんですけども、
カメラの調子がもうめちゃくちゃ悪くなってきて、電池とかすぐなくなるようになっちゃってですね、今後どうしようかなと思っているんですけども、
こうやって、今日も今一眼レフカメラで撮らせてもらってて、機材沼にはまっていくのかなという気もしていますけども、
それもお楽しみにしていただければと思います。来年度もよろしくお願いします。
早速本題なんですけども、昨年お話したいのは、前回コズミックカレンダーというお話をさせてもらって、
宇宙の歴史、7億年前後ですかね、146から148の間ぐらいですかね、
宇宙の歴史があって、太陽系の歴史があって、太陽系だと46億年とかですね、それが何月何日に当たりますよというようなお話をさせてもらったんですけども、
いつのことって何で分かるのというお話があると思うんですね。
宇宙の歴史なんかについても、当然ソシリアルについても、
太陽系の歴史についても調べる方法があるんですけども、今日はその中でも、
生物、古生物ですね、地球上で生まれた生物がいつのものなのか、あるいは工法学的な資料ですね、
これがいつのものなのかというのをどうやって調べているかというお話を少しさせていただければと思います。
僕は非常に簡単に説明させていただきたいんですけれども、
それは何かというと、放射性炭素年代測定法という方法です。
これが何かというと、すごい面白いんですよ。
皆さん、地球上で生まれた生物というのは、
実は放射能というのは、放射性元素が持っている放射する能力という意味なんですけれども、
放射性元素というのは、身の回りにもいっぱいあるものなんですけれども、
その中で、放射性元素というものが、
放射性元素によって生まれた生物というのは、
その中で生まれた生物というのは、
放射性元素が持っている放射する能力という意味なんですけれども、
放射性元素というのは、身の回りにもいっぱいあります。
元素の種類以上ありますし、割と身近にあるんですね。
例えばなんですけれども、西日本だと大理石ですかね、
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かなり放射線源を含んでいます。
大阪城なんかは、僕が幼少期に育った大阪城の近くなんですけれども、
大阪で育ったわけではないですけれども、放射線浴びて育っているわけですね。
そんなふうに自然界に存在する放射能の中に、放射性物質の中に炭素14と、
今、お船が着いたんですね。
屋外で撮影していると、これがあってね、
よくこれを撮り直しをしているんですけれども、
今日はここまでの期間で一気にやらせてもらいます。
放射性元素の中でも炭素14というものがあります。
これ何かというと炭素。
炭素というのは、人間に限らず、いろんな動植物、生物を構成する非常に重要な元素ですね。
生物なんて、ほとんどが酸素と水素と炭素と窒素でできているわけです。
窒素は微小な量だけなので、ほぼその4つでできているわけですね。
その中で炭素というのが含まれているわけですけれども、炭素には同位体というものがあります。
同位体というのは何なのかというと、炭素というのは化学的科学で化学的には1種類しかないんですけれども、
物理的には何種類かあります。それを同位体というふうに言います。
それは重さによって、原子1個当たりの重さによって区別をするんですけれども、
普通の一般的な炭素ですね、一番多い炭素、宇宙で一番多い炭素、地球で一番多い炭素、これは炭素12と言います。
何で12なのかというと、炭素を1アボガドロス集めると1モルという単位になります。
6×10の23乗法ですかね。炭素をそれだけ集めると12グラムになります。
もともとはグラムの定義というのが、確か炭素12を1アボガドロス集めたものが12グラムと決まっていたのではないですかね。
今は全然違いますけれども、炭素12に対して炭素14という化学的には炭素そのものなんですけれども、物理的には重さが違うというものがあります。
炭素というのは、皆さん中学校の理科を思い出してほしいんですけれども、原子番号が6。6というのは何かというと、水平リーベと習いましたよね。
水平リーベはベリリームの方でしたね。水平リーベBは炭素6ですね。
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これは陽子が6個、プロトンですね。陽子が6個、それから中性子ニュートロンが6個。6と6で12。
原子の質量というのは、原子には陽子と中性子と周りをもやもやと回っている電子から構成されていますけれども、電子はほとんど重さに寄与していないので、陽子と中性子の重さなわけですね。
陽子が6個、中性子が6個で全部で12個。それを6×10の23乗加わせたら12グラムになるので、炭素12というふうに呼んでいるわけです。
ところが中に陽子の数は一緒で、陽子の数が変わったら原素が変わっちゃいますから、陽子の数は一緒で、中性子の数だけ増えているやつとか減っているやつとか、減る方はあまりないんですけれども、増えるやつがある。
それが同位体で、同位体というのは不安定なことが多いです。
安定なやつは安定同位体で、不安定なやつは不安定同位体というふうに言うんですけれども、炭素の場合は不安定同位体というのが何種類かあります。
そのうちの一番有名なのが、中性子が2個余分についているやつで、これをカーボン14、炭素14、記号で書くと14Cですね、というようなものがあります。
このカーボン14は何がユニークかというと、実は太陽系全体で本来の一番多い炭素ですね、炭素12と炭素14の比率は、ほぼ太陽系どこ行っても大体一緒なんです。
これは太陽系全体が元々別の星が爆発してできた、その時にきれいに混ざったからというふうに言われています。
太陽だけじゃなくて、他にも太陽の兄弟星というのがあるらしくて、太陽と成分があまり変わっていない星があるらしいんですよ。
そういう星の系は、大体同位体比というんですけれども、例えばカーボンで言えば炭素で言えば炭素12と炭素14の比率はほとんど一緒なんですけれども、地球の生物に関して言うとカーボン14特殊でして、
地球というのは大気に囲われていて、太陽からの光が当たっていて、太陽のエネルギーによって大気中のカーボンが炭素が、カーボン14が生まれてくるんですね。
常にカーボン14供給されているんです。
カーボン14自体は、炭素14自体は放射能を持っていますから、放射性物質なんですね。
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放射性物質というと、皆さん半減期という言葉を聞かれたことがあると思うんですけれども、徐々に減っていきます。
放射性物質というのは徐々に減っていきます。
放射線を放出しながら減っていきます。
それが減るペースが半分になる時期、これは半減期というふうに言います。
ある元素が、例えば半減期が10日間だとしましょう。
そうすると、100グラムあったものが10日間経つと50グラムに減っています。
20日経つとゼロになるかというと、そんなことはなくて、次は25グラムになります。
半分半分になっていくんですね。
その最初に半分になる時間を半減期というふうに言います。
半分になって、また半分になって、また半分になって。
だから永遠にゼロにはならないんですけれども、半分になる、半分になる、半分になる。
これが半減期、これは高校の物理に出てくると思います。
そのカーボン14、炭素14は半減期が5700年、5730年だったかな。
約6000年です。
6000年経つと半分になります。
さらに12000年経つと4分の1になります。
さらに18000年経つと2分の1、4分の1だから8分の1になります。
ゼロにはならない。
だから外部から炭素を供給していないもの、つまり何でしょうね。
例えば12000年前の炭素の混合物があったとしたら、
外部から炭素が供給されていなければ、炭素12と炭素14の比率は変わっていくわけです。
炭素12は減らないんだけど、炭素14は減っていきます。
炭素14は減ると窒素に変わるので、炭素としてはなくなっていくので、
その炭素12と炭素14の比率を調べると、いつの時代かというのがわかります。
生物は絶えず炭素をご飯を食べたり、二酸化炭素を吸収したりして供給しているので、
生きている間は炭素の12と炭素の14の比率が変わらないんです。
死んだらそれが供給しなくなるので、どんどん炭素14が減っていくわけです。
それを使って、いつの時代に死んだ生き物なのか、植物なんかもいつの時代に枯れてしまった植物なのか、
昆虫とか動物であればいつの時代に亡くなったものなのか、
考古学でいうと例えば木製品なんかですね、これはいつの時代のものなのか、
年齢なんかはっきりしている場合は年齢を使って、数えて何年前というのもできるんですけども、
もっと古いものであったりとか年齢が失われているものであったりとか、
そういったものに関してはこの炭素の放射性同位体ですね、炭素14というのを使って調べるというお話でした。
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これまた年代測定なんかについてもまた今後もお話をさせていただければと思っています。
今日は船の止まっていない松ヶ江国際ターミナルからお送りしました。
さっきお話ししている最中に軍艦島から帰ってきた船ですかね、今通っていったのかな、出ていったのかな。
今日はいいお天気なので軍艦島も綺麗に見えていると思います。
上陸が今どうなんやろう、できないかもしれないですね。
軍艦島も僕も何回か行かせてもらいましたけど、なかなかいいですよ、やっぱり。
最初はただの炭鉱跡でしょと思っていましたけど、まだ軍艦島で働かれていた人がガイドされていて、かなりご高齢ですけども、
軍艦島の思い出とかも話してもらって、それから軍艦島を紹介する施設はちょっとプロパガンダくさいなというところもあるんですけども、
歴史の貴重な商人ですね、なかなか面白いです。
本当は炭鉱の中とかも見たいんですけど、今危険なので入れないんですけども、まだまだ石炭は掘れば出るみたいです。
ただコストが見合わないので掘っていないそうなんですけども、放射性物質で思い出したんですけども、
日本にも原発沢山ありますけれども、そこから出る放射性廃棄物ですね、プルトニウムとそれからひょっとしたらウラン238とかですかね、
最大で10万年、半減期が非常に長いので、最大で10万年とか保管しないといけなくて、そうすると地中に埋めざるを得ない。
日本でどこ掘りましょうかという話はあるみたいです。ただ炭鉱はひょっとしたら将来石炭が必要になるかもしれないので、手つかずのまま置いておくということで、長崎は候補から外れています。
あと候補から外れたのは千葉県ですね、あそこはレアメタルが出るので、そこも候補から外れているそうです。
そんなこともちょっと思い出したんですけども、放射性物質を使って年代を測定するということが、他の古生物学とかでも行われています。
あと身近な例でいうと、放射性同位体ですね、ラジオアイソトープを使うのは、人間の治療なんかにもね、たとえば血液中に少し混ざってあって、
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それがどういうふうに循環していくのかを見たりとかですね、薬に放射性同位体で印をつけておいて、ちゃんと臓器まで行っているかとかね、そういうのを調べたりとかにも使われています。
またそういうのも興味があれば、ウィキペディアとかに入門的なことが書いてありますので、見てもらえたらと思います。
というわけで、今日はこの松ヶ谷国際ターミナルからお送りしました。また次回の録音、録画でお会いできればと思います。
アニュースレターもどうぞよろしくお願いいたします。それではまたお会いしましょう。市でした。
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