放射性氪同位素技術

放射性氪同位素是具有十分理想的地球物理化學特性，適於對溶解了大氣的水或冰樣品進行絕對年代測定，其很像測量放射性同位素衰變的、具有恆定衰變率的碳-14年代測定（法）。

基本介紹

• 中文名：放射性氪同位素技術
• 類型：技術
• 用途：標記
• 原料：放射性氪同位素

技術原理

氪是不相互化學作用的惰性氣體，具有更為穩定的半衰期，達23萬年。氪由宇宙射線轟擊地球而產生，然後存儲在南極冰內夾帶的氣泡之中。它有一個放射性同位素（氪-81）的衰減很慢，和一個不衰減的穩定同位素（氪-83）。通過比較同位素從穩定至放射性的比例，即可以得出凍的年齡。

套用領域

美國俄勒岡州立大學的研究人員採用放射性氪同位素技術成功鑑定出南極最古老凍的年代，達12萬年，藉此追溯歷史記錄更久遠重建地球氣候，進一步了解引發地球進入冰河時代轉變的機制。這一研究結果發表在最新一期的《美國國家科學院學報》上。

這一論文主要作者、該大學博士後研究員克里斯托說，這項新的氪同位素鑑定技術可以將超過一百萬年的冰定位並標註日期。最古老的冰發現於大約80萬年的鑽孔岩芯中。通過這項技術可以在其他地區查找老冰，以期將極地凍的年代追溯到150萬年之前。這是非常令人興奮的，因為很多地球氣候的有趣事情是發生在80萬年之前，而目前我們還不能在冰芯記錄中研究到。

雖然科學家一直對放射性氪同位素技術感興趣四十多載，但氪-81原子數量非常有限，以至於難以計數。直到2011年該檢測技術有了突破，在研究中使氪-81原子鑑定技術具有可行性。新原子計數器命名為原子陷阱追蹤分析（ATTA），是由在芝加哥附近的阿貢國家實驗室的核物理學家盧正天（音譯）帶領的團隊開發的。

測試方法

據物理學家組織網近日報導，這項工作由美國國家科學基金會和美國能源部門資助。在南極洲泰勒冰川的實驗中，研究人員把冰分成幾個300公斤的大塊放入容器，將其融化後釋放的空氣氣泡儲存在瓶子中。在瑞士伯爾尼大學將氪與空氣隔絕，然後送到阿貢實驗室對氪81計數。研究人員從同位素比值確定泰勒冰川樣品具有12萬年的歷史，並且通過比較同一時期冰芯中測量大氣里甲烷和氧氣驗證。

研究人員說，該原子陷阱相當敏感，可以捕獲並計算單個原子。唯一的問題是，在空氣中沒有很多的氪，因此在冰中也沒有太多，這就是為什麼我們需要這么大的樣品量融化了。

現在的挑戰是要找到一些在南極最古老的冰，可能這不會像聽起來那么容易。該論文的共同作者、俄勒岡州立大學的地質學家愛德華·布魯克說，“大多數人認為那只是把冰核鑽得更深的問題，但不是那么簡單。很古老的冰可能在尚未確定冰蓋的底部，以孤立的小補丁存在，但在許多地方這些冰可能已經融化入海洋。當然，也有一些特殊的地區，老冰暴露在一塊冰區的邊緣”。

研究人員說，重建地球氣候溯回150萬年是很重要的，因為在冰河時代頻率的變化發生在所謂中更新世的過渡。在過去的80萬年，地球被認為是以每10萬年左右的時間進入冰河時代，但有證據表明，這種轉變在那個時候之前的發生頻率是每4萬年。