海洋的一次大循环到底需要多少时间？
前面已经说明过，根据海水中的氧气浓度的减少或营养素浓度的增加可以推测深层水的流向。但是如同鲸鱼在做剧烈运动时吸入量就会增加一样，海水中的氧气消耗速度也不是一定的。
例如海雪大量存在的海域中的氧气会因有机物的分解而快速消耗。因此氧气浓度的减少量和所花费的时间是无直接联系的，有什么方法能够进行正确的测定呢？
幸好科学家发现了由宇宙射线生成的放射性物质14C，它的半衰期为5730年，所以科学家可以以它作为“时钟”来测定深层水的年龄。
我们一定也经常听到在地质学和考古学中常用的放射性碳元素年龄测定这一名词。
在古代的遗迹中发现了古代人使用的木片。树木是靠光合作用吸收大气中的二氧化碳（其中含有14C）合成有机物而生长的，所以和当时的大气含有同样比例的14C。
在核试验前的古代大气中的14C 浓度应该是稳定的，所以木片中最初的14C 浓度也便可知了。只要测出出土时木片样本的14C 浓度就可以计算出它至今的年龄。如果减少了50％，则表明它已经5730岁了。
这个原理同样也适用于海水。海水在表层时由于和大气的气体交换，溶解了二氧化碳，所以应该含有和大气相似的14C 浓度。随着时间的推移，由于14C 的衰变作用，14C 将减少。根据所减少的量就可以计算出它的年龄。
事实上，北太平洋深层海水中的14C 浓度比大气低24％，而北纬40°以北的北大西洋表层水比大气低7％左右，两者的年龄差约为1670岁。印度洋北部的深层水为1200岁，南极海为820岁。
当然海水的情况和考古学的木片样本不同，海水在下沉后并非就不再进行碳元素的交换了。
海水可能会和不同放射性碳元素浓度的海水混合，可能会因为有机物的分解或碳酸钙的溶解增加新的无机碳元素量。这些对年龄测定的影响有多大，现在还是个未知数。
所以前面推测的年龄值只是一个“估计值”，大致上深层海水的平均年龄在1000岁左右，海洋的一次大循环大概需要2000年左右。
由于宇宙射线的作用而生成的39Ar 也可以代替14C 进行年龄测定。
39Ar 的半衰期为270年，溶于水之后几乎不参与任何化学反应，是理想的海洋循环追踪剂。但是它的存在量太小，在现在的测定技术下需要大量的海水，所以未得到广泛利用。估计在将来使用高敏感度的分析法后它就会成为研究的主力军。
