恐竜化石と炭素14年代測定の限界
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地層や化石の形成年代を特定する際、数万年前までの試料には炭素14（）を用いた放射年代測定が広く活用されます。しかし、約6600万年前に絶滅した恐竜の骨化石の年代決定に年代測定法を直接適用することは原理的にできません。その理由として最も適切なものを1つ選んでください。
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詳細解説
地層の年代を特定する「放射年代測定法」は、原子核が一定の確率で崩壊して別の核種に変わる現象（放射性崩壊）を利用しています。崩壊速度を表す指標が「半減期」であり、放射性親核種の数が半分になるまでの時間を指します。
大気中の窒素（）に宇宙線が衝突することで定常的に生成される炭素14（）は、二酸化炭素として大気中に均一に拡散し、植物の光合成によって生体系に取り込まれます。生物が生きて代謝を行っている間は、生体内のとの同位体比は大気中と一定の平衡を保ちます。しかし、生物が死亡すると外界との炭素交換が止まり、体内のは半減期約5730年でベータ崩壊を起こしてへと減少していきます。
半減期を とすると、 回の半減期を経た後の残存割合は です。約5.7万年（約10半減期）で残存量は元の約 、約11.5万年（20半減期）では約100万分の1まで減少します。現代の高精度な加速器質量分析計（AMS）を用いても、約5万〜6万年より古い試料ではが枯渇してしまい測定限界を迎えます。
このため、数億〜数千万年前の古生代・中生代の地層や恐竜化石の年代決定には、より半減期の長い放射性同位体が用いられます。例えば、カリウム40（、半減期約12.5億年）がアルゴン40に崩壊する性質を利用したK-Ar法や、ウラン（、半減期約44.7億年）が鉛（）に崩壊するU-Pb法が、地層に挟まれた火山灰層（凝灰岩）などの鉱物年代測定に利用されます。
学習ポイント
- 放射性炭素（）年代測定の適用限界は約5万〜6万年である。
- 放射性核種の崩壊定数（半減期）は外部環境（温度・圧力）に依存しない。
- 数千万年以上の古い地層・化石には、ウラン-鉛法やカリウム-アルゴン法など半減期の長い核種を用いる。
関連知識
放射年代測定を行う際、化石そのものを測定対象にする場合と、化石を含む地層の上下にある火山灰層（凝灰岩層）のジルコンなどの鉱物を測定する場合があります。堆積岩中の砕屑物は形成年代がバラバラであるため、噴出と同時に時計がスタートする火山砕屑物が年代決定の鍵となります。
出典
- 文部科学省 高等学校学習指導要領（理科・地学 / 化学）
- 日本地質学会 地質年代測定法解説資料
- 東京大学総合研究博物館 放射性炭素年代測定アーカイブ
参考文献・参考資料
- 日本第四紀学会 編『第四紀学事典』
- 『地学基礎』『化学基礎』各種文部科学省検定済教科書
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