На чем основан радиоуглеродный метод?

Радиоактивный изотоп углерода 14C образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей. Углерод входит в состав углекислого газа, который поглощают растения в процессе фотосинтеза. А растениями питаются животные. Так радиоуглерод вместе с другими изотопами углерода попадает в наши организмы.

Пока растение или животное живо, оно взаимодействует с окружающей средой; содержание 14С в организме остается постоянным и находится в равновесии с концентрацией данного изотопа в атмосфере. Это же относится и к стабильным изотопам углерода – 13С и 12С. Разница лишь в том, что радиоуглерода 14С в миллиарды раз меньше…

Когда организм погибает – обмен прекращается. А дальше – поскольку 14С распадается, его количество начинает уменьшаться, причем период полураспада 14С нам известен. (Вспомним школьный учебник физики: период полураспада – время, за которое число частиц уменьшится вдвое. Для радиоуглерода это примерно 5730 лет.) При этом другие, стабильные изотопы углерода – 13С и 12С – распадаться не собираются; их содержание остается постоянным. Чем старше органический объект – например, деревяшка – тем меньше в нем остается радиоуглерода. Так тикают радиоуглеродные часы.

И вот кусок дерева попадает в руки археолога, а затем – датировщика… Теперь, подсчитав, сколько в образце 14C, а также 13С и 12С, и сравнив полученные показатели с содержанием изотопов углерода в атмосфере, мы можем вычислить время, прошедшее с момента гибели дерева. Конечно, если у нас есть достаточно чувствительная аппаратура, так как радиоуглерода крайне мало. И, разумеется, при условии, что количество 14С в атмосфере не менялось. (На самом деле это не совсем так, но специалисты научились с этим справляться…)

 

Мифотворцы старательно перечисляют трудности, связанные с использованием методов:

• сложно найти незагрязненный образец для анализа;

• сложно очистить его от примесей;

• сложно избежать «утечек»;

• сложно оценить изменения условий, в которых образец пребывал в течение тысяч лет, и т. д.

 

Разумеется, приведенный список проблем мифотворцы не сами придумали, а взяли из работ специалистов‑практиков. Ведь эти трудности давно (часто – на заре становления метода) были сформулированы самими разработчиками. А затем – за годы кропотливой работы – были найдены пути их преодоления.

Подумав, я решил не утомлять вас рассказами о принципах многочисленных датирующих методов, тем более что не являюсь экспертом в этой области. Интересующихся отошлю к подготовленным специалистами популярным обзорам, опубликованным у нас на портале. А для более глубокого погружения в тему рекомендую отличную книгу Г. Вагнера « Научные методы датирования в геологии, археологии и истории» {26}.

То, что существует целый спектр методов датирования, – замечательно: это значит, что можно проводить перекрестную проверку одних методов другими, дабы убедиться, что получен реальный возраст, а не фикция.

Помните из школьного курса, как проверить себя при решении квадратного уравнения? Найдя корни через дискриминант, решите задачу еще раз с помощью теоремы Виета. Решения, полученные разными способами, должны совпасть! Аналогично, надежность датировки ископаемых подтверждается, если сходная дата получена разными методами, независимыми специалистами, в разных лабораториях, на серии тестов и на разных образцах.

Если вы сверяете свои часы с часами случайного прохожего – какова вероятность, что оба прибора показывают одинаковое неправильное время?

А теперь пара примеров, иллюстрирующих данный принцип.

 

Пример № 1

 

Образцы породы из слоя вулканического туфа, ниже которого был найден знаменитый скелет австралопитека Люси, отправили двум экспертам, один из к оторых определял возраст калий‑аргоновым методом, второй – методом треков деления.

Датировка методом треков деления дала возраст 2,58 млн лет, калий‑аргоновый метод показал 2,63 млн лет. Результат практически совпал! Был сделан вывод, что Люси не может быть моложе 2,5 млн лет. {27}

И совсем свежий пример, который дает представление о том, как датируют в XXI в. Поэтому рассмотрим его подробней.

 

Пример № 2

 

Знаменитая карстовая пещера Сима де лос Уэсос (Атапуэрка, Испания) замечательна богатой коллекцией останков гейдельбергского человека. Если помните, мы упоминали этот уникальный памятник, обсуждая миф № 1.

В июне 2014 г. в журнале Science были опубликованы результаты нового исследования и датирования находок из Уэсос. Вот какие методы использовали и вот что получилось (см. таблицу).

 

 

Оцените размах! Честно признаюсь, названия некоторых методов я увидел в этой статье впервые. Как видим, методы 1, 2, 3 и 4 дали очень похожие (статистически неразличимые) результаты; с ними согласуются данные по палеомагнетизму и по фауне. Итог: примерно 430 000 лет. Судя по всему, слой с гоминидами сформировался очень быстро. Подробней вся процедура датирования описана на 12 страницах приложения к статье. Плюс шесть таблиц с цифрами. Приложение к статье находится в открытом доступе на сайте Science {28}.

И еще несколько примеров.

Мифотворцы очень любят тему подделок и фальсификаций. Что же, поговорим о том, как методы датирования (в данном случае радиоуглеродный анализ) позволили разоблачить известные археологические подделки.

Напомним, как удалось вывести на чистую воду столь обласканную мифотворцами пилтдаунскую фальшивку (см. соответствующий миф). Как я уже писал, распознать подделку помог в 1953 г. фторовый анализ. А позже и радиоуглеродное датирование показало, что и черепу, и челюсти всего несколько сотен лет {29}.

Не столь любима мифотворцами известная христианская реликвия – Туринская плащаница (по преданию, в нее был завернут после снятия с креста Иисус Христос). Датирование ткани в трех известнейших лабораториях – в Оксфорде, Цюрихе и Тусоне – дало сходный возраст: 1260–1390 гг., а совсем не I в. н. э. {30}

«Значительно менее известно, что наряду с образцами плащаницы в лабораториях анализировались три других образца тканей (плащ Людовика IX, сделанный между 1240 и 1270 гг., саван из египетского погребения, сотканный около 1100 г., и ткань, укутывавшая египетскую мумию, датируемую приблизительно 200 г.). Во всех трех случаях полученные в лабораториях датировки совпали с исходными данными, – рассказывает специалист по радиоуглеродному датированию Булат Хасанов {31}. – Среди наиболее известных артефактов, возраст которых был определен радиоуглеродным методом, следует упомянуть Кумранские свитки и несколько ранних рукописей Корана. Во всех этих случаях датировки подтвердили аутентичность документов».

Другой показательный пример разоблачения «чуда» – изучение фрагментов досок «Ноева ковчега», привезенных французским путешественником Фердинандом Наваррой из экспедиций на гору Арарат. Пять образцов досок датировали радиоуглеродным методом, результат – VII или VIII в. Поздновато для ковчега, не так ли? {32}

И еще одна довольно свежая история с разоблачением (сегодня у нас вечер разоблачений, друзья). В 2000 г. в Пакистане нашли уникальную мумию. Точнее, конфисковали у контрабандистов, которые пытались продать ее западным коллекционерам за очень внушительную сумму. Мумия находилась в двух саркофагах – внутреннем каменном и внешнем деревянном; тело было завернуто в льняную ткань; на голове красовалась золотая корона, а на груди – золотая же табличка с клинописным текстом. Из надписи следовало: здесь покоится Рудууна, дочь Ксеркса – персидского царя (V в. до н. э.). Сенсация века! Первая в истории персидская мумия!.. Ну а что скажет радиоуглеродный анализ? Датированию подверглись льняной саван, кожа, кость и мышечная ткань мумии. Результат? Если это Рудууна, то она – настоящий долгожитель. Ведь дата смерти «дочери царя» – 1994–1996 гг. от рождества Христова. Позже подделку подтвердили специалисты по клинописи, нашедшие ошибки в надписи, а на льняной ткани обнаружились микроскопические следы графитового карандаша {33} …

Совершенно очевидно, что разоблачение всех этих фальшивок вряд ли было бы возможно, если бы – слава науке! – в руках у специалистов не оказалось точного инструмента.

Недаром радиоуглеродный метод широко используют для экспертизы произведений искусства и даже коллекционных вин. Известный специалист по датированию Ярослав Кузьмин {34} пишет и о таких экзотических областях применения радиоуглеродного анализа, как выявление нелегальной торговли слоновой костью (метод помогает определить, когда были убиты животные) и контрабанды наркотиков.

Благодаря многолетним научным изысканиям и развитию высокоточной техники возрастает надежность методов датирования, а также расширяется спектр их применения. Например, если когда‑то для радиоуглеродного анализа требовалось буквально сжечь килограмм образца (представляете себе, спалить бедренную кость неандертальца – кто решится на такое?), то использование ускорительной масс‑спектрометрии позволяет обойтись миллиграммом! Значит, можно датировать крошечные объекты – отдельные частицы пыльцы, споры, следы крови на орудиях, микроскопические фрагменты угля, попавшие внутрь керамики; определять возраст редких и дорогостоящих артефактов, не нанося им вреда.

 

Резюме

 

Можно смело сказать, что методы датирования преобразили историческую науку. В одних случаях они помогли подтвердить существовавшие представления, в других – уточнить их, в третьих – распознать подлог и отказаться от неверных гипотез. Датировщики, куда мы без вас!

Что касается примеров сомнительных датировок, которые любят приводить мифотворцы… В детстве мне объясняли, что градусник нельзя совать в чайник. Я не послушался, и чайник пришлось выкинуть. Кто виноват? Градусник? Или все‑таки дело в том, что любой инструмент должен использоваться умело и к месту?

 

 

Миф № 9