如何测定万物的年龄?一口气看懂各种测年法。
一说起测年法,大家基本上都会想到碳-14测年法,这个测年法其实只用于年龄小于五万年的地质学和考古学定年研究。如果要测地球年龄,火山岩就没有办法了。
今天,我们就来好好地扫一下盲,盘点一下都有哪些常用的测年法,它们的原理是什么?都用在什么场景下。
同位素测年法说起同位素,其实是指质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同原子。比如:碳-12,碳-14或者铀235、铀238等。
在这些同位素里,有一些特别稳定,碳-12就是这方面的杰出典范。有一些特别不稳定,它们的一生就围绕着一个目标:变得稳定。具体的方式就是:以固定不变的速度失去中子或质子,直到稳定为止。这个过程就被叫做衰变。
衰变的过程完全不受外界的影响,这样的特性就非常符合测算时间的需求。于是由此孕育出了多种同位素的测年法。
放射性衰变对应之地质年代的数学表达式是:D = D0 + N(eλt − 1)
其中,t表检体之年代,D是指检体中子核素的原子数量。D0是指最早成分中子核素的原子数量。N是指检体中母核素的原子数量。λ是指表母核素的衰变常数,等于母核素放射性半衰期的倒数乘以自然对数2。
不过并不是说我们知道了同位素的原理,就可以随便拿一个同位素来计时。同样是同位素,其实差别还是很大的,尤其是应用场景,这完全是取决于它们自身的半衰期。
通常情况下,测量时间跨度非常大的,动辄上亿年的要用得是铀铅测年法。
稍微短一点的,用到的是钾氩测年法,然后才是碳-14测年法。
铀铅测年法我们先来说说铀铅测年法,这个办法的原理其实就是铀的衰变。一般来说,1克的铀-238经过一年后,有1/7400000000克的铀会衰变为铅和氦。经过44.7亿年以后,1克的铀-238里会有1/2克发生衰变,铀-238衰变至铅-206的半衰期是44.7亿年。
具体要进行测量方法是选一块含铀的岩石,测出铀和铅的含量,就可以通过计算得出年龄。
这个办法比较适合距今100万~45亿年之间的被测物,精度在0.1%~1%范围内。
在1956年,科学家克莱尔·帕特森改进铀铅测年法,发明铅铅测年法,并通过测定陨石中铅的同位素的含量,他计算出地球年龄为45.5±0.7亿年。
钾氩测年法如果测量火山岩的年代时,科学家比较常用的手段是:钾氩测年法。原理是钾-40衰变为氩-40。道理其实和铀铅测年法很像。
一般来说,火山喷发的时候,岩浆里是含有一定的钾-40的。因为氩的沸点特别低,在高温的状态下就会完全挥发掉。
图片来源:维基百科
也就是说,冷却之后的岩石中一开始是不含氩的,但随着钾-40的衰变为氩-40,这些氩-40其实是会被困在岩石中的,所以只要知道钾-40和氩-40在岩石中的比例就能算出火山岩的年代。在分析“几万岁”到“几十万岁之间的岩石时,钾氩测年法是非常可靠的手段。
碳-14测年法如果要测量5万年以下的有机物(不是指所有的都可以,一些含碳无机物也行), 通常采用的就是碳-14测年法。碳-14特别不稳定,它的主要是由于宇宙射线和撞击氮-14才合成出来的。所以在空气中碳-12和碳-14的比例其实是固定的,在地球上有99%的碳是碳-12,有大约1%的碳是碳-13,只有兆分之一(0.0000000001%)是碳-14。
植物光合作用会吸收碳,这其中就会含有碳-14和碳-12,一些动物会吃植物和呼吸作用也会有碳-14进入体内。它们死后,因为不会再有碳-14进入体内,而体内的碳-14会发生衰变,也就说,只要能检测出碳-14的剩余量,就可以知道它们死于什么时候。
不过碳-14测年法也有局限性,5万年前的标本基本上就没有碳-14了,所以这个办法最好是用在距今5万年以下的被测物。碳-14测年法其实被广泛地用在考古中,碳-14测年法的发现者威拉得·利比还获得了1960年诺贝尔化学奖。
热释光测年法除了同位数的测年法,其实还有其他的测年方法。比如,考古的时候经常挖到一些陶器。这时候要用的方法叫做热释光测年法。这是因为矿石晶体受到放射性物质的辐射后会产生只有电子,辐射的时间越长,自由电子数就会越多,但是这些自由电子一般来说会被困在晶体里,逃不出来的。
如果我们把这些晶体加热到1500摄氏度,这些电子就会吸收到足够的能量,然后逃出来,并以发光的形式释放能量。越古老的陶器,积累的自由电子越多,加热后发出来的光也就明亮,只要测算释放地能量多少也就可以知道距今有多少年了。
进化分子钟1962年,有科学家发现:氨基酸在单位时间内以同样的速度发生置换。我们都知道指导合成蛋白质地是基因。也就是说,基因的序列也应该在单位时间内以同样的速度发生置换。科学家把这称为“进化分子钟”。后来一些科学家直接对比基因的碱基排列顺序,证实了这一点。
有了进化分子钟,我们只要对比两个生物体之间的基因差异,就可以推算出它们相隔了多长时间。不过,这个方法也是被人诟病最多的,一些科学家发现分子序列证据与化石证据在人类起源时间上的差异。还有一些科学家发现物种变异的速度并不是固定不变的。所以,这个办法常常都是和其他方法一起使用地。
关于测年法,就说到这里。你还知道哪些测年法?
骨龄鉴定:如何让骨头“开口说话”
◎ 科技日报记者张蕴
一台X光骨龄机,就能大致判断出青少年骨骼年龄、还能不能长高,更能在司法案件中成为破案“小帮手”,测定被告人真实年龄。
被誉为藏在骨骼中的年龄“密码”的“骨龄鉴定”究竟神秘在哪?其依据什么做出判断?鉴定结果是否科学?我国法律对于骨龄鉴定作为证据如何规定?
带着一系列疑问,记者专访相关专家,揭开骨龄鉴定的神秘面纱。
什么是骨龄测鉴定?
青海正信司法鉴定所司法鉴定人、青海省体育科学研究所研究员马福海在接受科技日报记者专访时表示,骨骼测定年龄简称骨龄,是依据手腕部X线片反映的骨发育状况而定。
在公安司法机关,骨龄测定被称为骨龄鉴定。骨龄反映了儿童青少年的生物学年龄,它比实足年龄、身高、体重、第二性征等,更能较准确的反映人体的成熟程度和生长发育水平。因此, 骨龄广泛用于判断儿童的青春期突增状况、预测成年身高、预测女孩月经初潮、诊断生长发育异常、运动人才的选拔等。骨龄鉴定是目前医学上鉴定个体生长发育程度最准确的方法之一,已广泛应用于临床医学、生物学、体育科学、法医人类学等领域。
图为数字X光骨龄机。青海省体育科学研究所供图
马福海有三十余年骨龄鉴定经验,是青海省相关领域权威专家。同时,他长期受聘于青海司法鉴定机构,近十年从事对被告人的骨龄鉴定工作。他认为,在法医学领域,骨龄鉴定的科学性在于其是通过鉴定对象的骨骼发育情况来判断被告人的实际年龄,通过膝盖骨和盆骨可监测到25岁以上,手腕骨最大骨龄监测在18.4岁。而被告人的骨骼发育情况难以造假,因而鉴定结论较为可靠。
骨龄测定不单单在司法鉴定中显神威。
马福海介绍,测定骨龄不仅可以对孩子的骨龄情况进行了解,还对预测儿童的身高水平及预防儿童出现身高矮小、诊断性早熟等多个方面都有较好作用。
同时骨龄检测是小儿内分泌疾病如肾上腺皮质增生、性早熟、甲状腺功能亢进等以及Turner 综合征、垂体性侏儒、甲状腺功能低下等诊断的一个参考依据和指标,指导临床用药及治疗评价;
同时骨龄检测在口腔正畸治疗中起着重要的作用,可根据患者生长发育所处的状态,为临床治疗中采取不同的治疗手段提供参考。
另外骨龄监测也是运动员选材的重要指标之一,可根据运动员的骨骼发育情况和生长发育的周期,制订更为精细的训练计划进行针对性训练,使得运动训练与青少年运动员的生长发育相适应,使训练更为科学合理,从而提高成材率。
骨龄仪器这样发挥作用
手指间一夹,分秒出结果:“哔......您的骨骼年龄为16岁。”在你脑海中浮现出的骨龄测试仪,是不是会幻想“黑科技”十足?
非也。马福海解读,即便科技日新月异的今天,骨龄无法单纯依靠仪器做出精准判断,它的判定需要用x光片和专业人士根据骨骼的发育参数做出评定。
青海大学附属医院骨关节外科医生刘朝政向本报记者介绍,传统的骨龄评估是对被测者的手部和腕部进行X光摄片,由医生根据X光片依照骨龄参数标准进行分析,得出骨龄结果的过程。“成年人骨垢线闭合后,由于其从事职业、生活习惯等差异导致骨龄测试误差稍大。例如,生理年龄相同的情况下,长期从事户外工作的务工者、运动员和长期久坐办公的人,骨龄就会不同,这是‘用进废退’的原理,经常运动者,骨头密度相对比较强壮。而十八岁以下人群受外在因素影响较少,骨龄测定的误差较小,通常在3年误差左右。”
马福海说,目前国际上较为先进的骨龄测试仪器可以通过拍摄测试者左手腕骨X射线光片,观察指骨、掌骨、腕骨及尺桡骨骨化中心的发育程度,可对3-18岁儿童青少年的发育程度和骨龄进行判别,根据骨龄结果预测儿童青少年的未来身高,并对发育不良或身高矮小者尽早进行干预,还可对运动员早期选材及运动训练负荷科学控制有指导作用。仪器采用X射线放射吸收原理,进行X射线一次曝光即时数字成像技术生成骨灰度图像,免去了X光胶片的冲洗工作,减少受试者的等待时间,整机完全铅屏蔽,X射线照射剂量小。
图为数字X光骨龄机。青海省体育科学研究所供图
刘朝政表示,骨形态的形成控制因素尚不明确,然而其微细的形态构造则在整个生长发育过程中受内、外境的影响,不断发生变化。影响骨生长发育的因素有神经、内分泌、营养、疾病及其他物理、化学因等。神经系统调节骨的营养过程:功能加强时,可促使骨质增生,骨坚韧粗壮;反之,骨质变得疏松。经损伤后的瘫痪病人骨出现脱钙、疏松和骨质吸收,甚至出现自发性骨折。“如果成年以前,垂体生长激素分泌亢进,促使骨过快过度生长可形成巨人症;若外泌不足,则发育停滞成为侏儒。”
骨龄鉴定可作为证据认定年龄
既然骨龄测定有误差,公安机关为何使用这一手段作为证据之一?我国法律对骨龄证据有无规定?
2000年2月,最高人民检察院发布的《关于“骨龄鉴定”能否作为确定刑事责任年龄证据使用的批复》中规定:“犯罪嫌疑人不讲真实姓名、住址,年龄不明的,可以委托进行骨龄鉴定或其他科学鉴定,经审查,鉴定结论能够准确确定犯罪嫌疑人实施犯罪行为时的年龄的,可以作为判断犯罪嫌疑人年龄的证据使用。如果鉴定结论不能准确确定犯罪嫌疑人实施犯罪行为时的年龄,而且鉴定结论又表明犯罪嫌疑人年龄在刑法规定的应负刑事责任年龄上下的,应当依法慎重处理。”
这句意味着,在无其他证据认定被告人年龄的情况下,可依据查证属实的骨龄鉴定结论并结合被告人供述等证据认定被告人的年龄。
业内相关法律专家表示,对于骨龄鉴定结论是否能够作为认定被告人年龄的依据,实质上是对骨龄鉴定结论是否具有证明力的判断。当前,行为人异地(非原籍地或居住地)犯罪的案件呈大幅上升趋势。出于隐瞒前科、顾及名声等原因,相当一部分被告人虚报姓名、年龄、住址等基本情况,导致对部分被告人的身份和年龄难以查清或查实。审判实践中,对那些明显已成年、且自报已满十八周岁的被告人,可按被告人自报的年龄认定。对明显未成年、且自报未满十八周岁和根据体貌特征无法判断是否成年、自报未满十八周岁及虽自报已满十八周岁但按照体貌特征判断可能未成年的被告人,法院有必要要求公诉机关补充相关证据或自行查证。当穷尽一切手段仍无法查实的情况下,对被告人进行骨龄鉴定不失为一种可行的方法。
不怕狗贩子虚报岁数——教你辨别狗狗的年龄
学会这个,再也不怕狗贩子虚报年龄了
不久前,我们公众号推送了一篇关于狗贩子骗人技巧的文章,其中有一项就是虚报狗狗的年龄。详见《给病狗注射止血针!买狗处处是陷阱 怒揭无良狗贩七大骗术》
因为篇幅的问题,没有详细地给大家介绍如何辨别狗狗的年龄。所以趁这次机会,给大家好好地介绍一下辨别狗狗年龄的方法。
其实辨别狗狗的年龄并不仅仅适用于选购狗狗的时候,而且对维护狗狗的健康也有帮助,明白清楚自己的狗狗出于哪个年龄段,可以根据狗狗的情况预防相应的疾病,调整狗狗的日常作息习惯,让狗狗变得更为健康长寿。
首先最为常用和准确的方法就是观察牙齿。
幼年犬只有28颗牙齿,然而成年犬则会有42颗牙齿,这是最为简单的辨别方法。
狗狗一般的牙齿生长情况如下:
19-28日龄 | 乳切齿长出 |
21-28日龄 | 第3乳前臼齿长出 |
21-35日龄 | 乳犬齿长出 |
21-42日龄 | 第4乳前臼齿长出 |
28-42日龄 | 第2乳前臼齿长出 |
2月龄 | 全部乳齿长齐 |
3-4月龄 | 更换第1、第2切齿、永久切齿长出 |
4-5月龄 | 更换第1乳前臼齿、永久前臼齿长出 |
4-6月龄 | 更换犬齿、长出永久犬齿、上下颌第1永久后臼齿长出 |
4-7月龄 | 更换第2后臼齿、长出永久齿 |
5-6月龄 | 更换第3切齿、长出永久齿 |
5-7月龄 | 第2、第3、第4永久前臼齿长齐 |
6-9月龄 | 下颌第3永久后臼齿长出 |
9-10月龄 | 全部永久齿换齐 |
1岁 | 永久齿长齐、洁白、光亮、切齿有尖突 |
1岁半 | 下颌第1切齿尖端有磨损 |
2岁半 | 下颌第2切齿尖端有磨损 |
3岁半 | 上颌第1切齿尖端有磨损 |
4岁半 | 上颌第2切齿尖端有磨损 |
5岁 | 下颌第3切齿尖端开始磨损、第1、第2切齿磨损为矩形、犬齿开始磨损 |
6岁 | 下颌第3切齿尖端开始磨损、犬齿钝圆 |
7岁 | 下颌第1切齿磨损到齿根部、磨成椭圆形 |
8岁 | 下颌第1切齿有磨损、并向前方倾斜 |
10岁 | 下颌第2、上颌第1切齿的磨面呈椭圆形 |
16岁 | 切齿脱落 |
20岁 | 犬齿脱落 |
但狗狗在成年以后,可能会因为牙石等等口腔疾病而导致牙齿提前脱落和磨损。因此,看牙齿辨别年龄的方法最好是用于区别幼犬的年龄。
第二种方法就是看毛发:
如果狗狗的毛发原本不是白色的话,才可以使用这个方法。大部分的狗狗在一定年龄以后,就会像人类长白发一样长出白色的毛。
五岁左右就会在嘴唇附近长出白色的毛发,围绕着嘴唇开始。一直扩散到整个头面部,再老一点的话,甚至会在背部长出白色的毛。十岁以上的狗狗大多数百分之七十的头脸部会有白毛,如果是全白的话,那就是狗狗中的老寿星了——起码十三岁了!
第三个辨别年龄的方法就是通过狗狗的体态来辨别:
幼犬和成年犬因为还处于年轻的活跃期,它们跑起来会显得更加灵动。而且初生牛犊不怕虎,大部分的年轻狗狗对于难度的不大的障碍物都是愿意进行尝试的。而且五岁以上的狗狗已经狗到中年就不会那么有活力了,他们会变得更加小心翼翼,一切以安全为先。而步入了老年的狗狗行动就更为迟钝了。
第四种方法看眼神
不同年龄段的狗狗因为经历的事情不同,所以会有不一样的眼神。首先是幼犬,作为从未被人类社会熏染的纯洁幼犬,它们的眼神更为纯真。水嫩嫩的,一眼就可以融化你。而稍微年长的狗狗的眼神则会变得温驯和平静,和幼犬的纯真不同。而部分的老年狗狗则会因为白内障的加重而显得浑浊,即使是健康的老年狗狗,也会因为年纪的增长而变得眼神深邃。
当然,这四种方法只是作为简单的参考。因为不同的狗狗会有不同的狗生经历。所以它们可能呈现出不一样的表现。甚至有些狗狗会产生截然不同的变化,但整体而言还是会有相对的不一样。不过不同年龄的狗狗有着不同的魅力,幼犬可爱,成犬活跃,老犬温驯,年龄绝对不是嫌弃狗狗的理由!