科學家從一塊骨頭上取下一小塊樣本進行碳年代測定。圖片來源：James King-Holmes/SPL

跟蹤大氣二氧化碳水平的研究人員見證了一個具有里程碑意義的時刻。截至2021年，化石燃料的燃燒正式改變了北半球空氣中碳同位素的組成，甚至足以抵消核武器試驗發出的信號。7月19日，相關研究發表于《自然》。

而這可能會給有價值的碳年代測定技術帶來問題。英國倫敦帝國理工學院化學物理學家Heather Graven說，從放射性碳年代測定法來看，現代物品看起來就像是20世紀早期的物品。

貝爾法斯特女王大學放射性碳年代測定專家Paula Reimer說，這種趨勢“可能很快就會讓人很難分辨一件東西是1000年前的還是現代的”。

這也意味著科學家將不能使用放射性碳指紋來精確測定象牙、古董和葡萄酒等材料的年代。奧地利維也納大學考古學家Tom Higham說：“如果你的工作是法醫鑒定或贗品檢測，那么這真是一個令人難過的時刻。”

碳年代測定技術建立在空氣中有幾種碳同位素這一事實的基礎上。穩定的碳-12是最常見的，但也有少量的放射性碳-14，后者主要是在宇宙射線與大氣相互作用時產生的，其比例會隨時間變化。

生物會吸收這兩種同位素。在它們死亡后，兩種同位素的相對數量開始發生變化，其中放射性碳-14開始衰變，半衰期為5700年。通過測量一個物體中殘留的碳-14含量，研究人員可以確定有機材料的年代。通常情況下，碳-14的比例越小，材料就越古老。

1952年至1962年間，核武器試驗釋放了大量的“炸彈碳”，使空氣中碳-14的含量迅速增加了1倍。從那時起，碳-14逐漸被生物和海洋吸收。與此同時，化石燃料的燃燒迅速釋放出不含碳-14的二氧化碳。

截至2021年，這兩種影響在北半球相互抵消了。這意味著現代材料中的碳-14比例與前工業化時期相同。由于化石燃料仍在燃燒，空氣中碳-14的比例將進一步減少，這意味著與過去的情況更加相似。

Graven預測，到2050年，空氣中碳-14的比例將與中世紀(公元5世紀至15世紀之間)類似。

對于只有幾十年歷史的現代物體來說，碳-14的衰變可以忽略不計。但是核武器釋放的碳-14的快速增長形成了碳-14水平的“炸彈曲線”。

這意味著，一個物體中碳-14的含量可以為1960年至2020年間形成的有機物質提供精確的時間戳。Higham曾用它來檢測偽造的威士忌和測定茶葉的日期等，這項技術已被用于檢測各種物質。

研究人員早就知道這項技術的終結即將到來，但二氧化碳排放的增加加速了這一過程。在未來的幾十年里，隨著化石燃料使用的減少和“炸彈曲線”的平緩，碳-14值將不再是一個日期的判定值。“這太遺憾了。”Higham說。

“炸彈曲線”的消亡意味著研究人員將越來越多地依賴其他技術或其他同位素進行年代測定，比如碳-13。