Судьба цивилизаций: природные катаклизмы, изменившие мир - Александр Петрович Никонов
Уилларду Либби, который в сороковых годах придумал метод радиоуглеродной датировки, дали Нобелевскую премию, и поделом – очень уж удобная штука оказалась. А главное, понять, как метод работает, может даже домохозяйка. И раз так, грех не напомнить труженицам веников и кастрюль суть методики…
Записывайте… Углерод в земной атмосфере содержится в основном в виде диоксида – углекислого газа. Но помимо обычного углерода С12 в атмосфере присутствует и некоторая доля радиоактивных изотопов углерода – С13 и С14. Период полураспада С14 – 5730 лет. Резонное недоумение: при таком коротком периоде жизни все изотопы углерода давно уже должны были распасться, а раз они до сих пор присутствуют, значит, откуда-то постоянно берутся? Верно, под воздействием космического излучения в верхних слоях атмосферы изотопы углерода постоянно нарабатываются из атомов азота. Так что проблем с пополнением атмосферы углеродными изотопами никаких нет, домохозяйкам беспокоиться по этому поводу совершенно не нужно.
Любой живой организм дышит и питается, то есть обменивается углеродом с окружающей средой. А когда организм умирает, он перестает пополнять в себе запасы изотопов углерода и таким образом фиксирует внутри себя содержание С14. Дальше накопленный изотоп может только распадаться. Период полураспада мы знаем. Содержание изотопа в атмосфере тоже знаем. Определив, сколько в найденной деревяшке осталось С14, можно узнать, когда дерево было срублено. Если С14 в образце осталась ровно половина от его содержания в атмосфере, значит, с момента смерти прошло 5730 лет – период полураспада. Очень простая экспоненциальная зависимость. Отличненько.
Проблема только в том, что содержание С14 в атмосфере в разные периоды истории непостоянно! Оно зависит от колебаний климата, от соотношения площадей суши и океана, от солнечной активности, параметров глобального круговорота углерода (насколько активно углерод извлекается из атмосферы морской или наземной флорой и фауной)… Все эти колебания приводят к тому, что связь остаточного С14 со временем не такая простая, как на графике полураспада. Поэтому радиоуглеродное время может сильно отличаться от календарного. Поэтому существуют специальные таблицы поправок для перевода углеродного времени в календарное. Созданием этих таблиц занимается «умопомрачительное» число лабораторий – примерно полдесятка во всем мире. Это довольно сложный и утомительный процесс. Раз в пять-шесть лет таблицы поправок и калибровочные кривые подвергаются ревизии и уточнению. Но про них почему-то мало кто знает даже в научном мире.
Калибровочные кривые имеют весьма причудливый вид. Чтобы не пугать читателя, зашедшего в книжный магазин и начавшего перелистывать эту книжку, я постараюсь привести в ней как можно меньше графиков и формул, ибо каждая формула, как известно, вдвое снижает число читателей. А на словах скажу, что, например, реальной календарной дате – 299 год до н. э. соответствуют аж целых три радиоуглеродных возраста – 2171, 2200 и 2254 углеродных лет тому назад (отмечу, что точкой отсчета радиоуглеродного возраста по традиции считается 1950 год). А, допустим, радиоуглеродному возрасту в 2450 лет соответствует диапазон календарных лет шириной в 343 года (с 757 по 414 год до н. э.), причем, если учесть приборную ошибку измерения, равную 2–3 %, то ширина календарного диапазона возрастет в обе стороны еще лет на 50–70! Иными словами, если радиоуглеродный анализ покажет историку, что образцу 2450 лет, тот запросто может спутать время основания Рима с окончанием Пелопонесской войны.
Кроме того, «дальнобойность» радиоуглеродной методики ограничена относительно коротким периодом жизни изотопа углерода. За 5730 лет распадается половина С14, за следующие 5730 лет – половина от оставшейся половины, то есть три четверти изначального. И так далее. Чем больше прошло времени, тем с меньшими количествами атомов приходится работать исследователям. А изотопа в образце и без того мизер! И чувствительность физических приборов не беспредельна!
Самые большие энтузиасты метода говорят, что он может пристойно работать аж до 40 000 лет. Другие полагают, что надежные результаты радиоуглеродного анализа лежат в диапазоне до 10 000 лет и не глубже. Не будем спорить, скажем лишь, что таблицы корректировок, которые постоянно обновляются, делятся на две части. Первая часть заканчивается датой 7210 радиоуглеродных лет, что соответствует 9000 календарных лет назад. В этом диапазоне ошибка меньше, но все-таки может достигать 2–3 сотен лет. Второй участок в этих таблицах – до 22 000 лет. И здесь уже погрешность составляет плюс-минус 1000 лет, что для историков совершенно непригодно. Да и незачем им так глубоко заглядывать, история ведь началась буквально вчера. Так что «дальнобойные» ограничения радиоуглеродного метода касаются, скорее, не историков, а других ученых. Палеоклиматологов, например…
Есть и еще одна закавыка в радиоуглеродном методе – человеческий фактор. На свете не так уж много лабораторий, которые могут квалифицированно осуществлять радиоуглеродные датировки. Но очень много людей, которые хотят на этом заработать. Датировка одного образца стоит около тысячи долларов. Не кислые бабки, согласитесь. В России около 20 лабораторий, которые с удовольствием возьмут с вас эти деньги, но доверять результатам можно только трех-четырех из них.
Лабораторная установка для радиоуглеродного анализа не только очень дорогая (под миллион баксов), но и очень сложная – она устроена ничуть не проще реактивного самолета. Да и выглядит довольно впечатляюще – лес труб, несколько тонн металла, вакуумные насосы, масс-спектрометры, баллоны со сверхчистым гелием, аргоном, азотом…
На сегодняшний день одной из лучших в стране считается лаборатория радиоуглеродного датирования в Геологическом институте РАН. Руководил ею от самого ее основания удивительный дядечка с удивительным именем и удивительной судьбой – Леопольд Сулержицкий. На свете есть много технарей и естественников, перешедших работать в гуманитарные сферы, но практически никогда не встречается обратного – чтобы гуманитарий вдруг перешел работать в область техники. И это естественно: от сложного к простому всегда соскочить можно. Если ты имеешь хорошую образовательную базу, потом можешь заняться чем угодно – любой болтологией, а вот попробуйте поставить какого-нибудь гуманитария хотя бы простым инженером на завод… Там ведь знания нужны, а его ничему не учили!
Леопольд Сулержицкий – редчайшее исключение. Закончив Гнесинку по классу виолончели, он бросил это негодное занятие и стал настоящим человеком, то есть ученым. Это был единственный в нашей стране завлаб, не имеющий высшего образования (консерваторское, разумеется, за таковое я не считаю), и чтобы дать ему звание старшего научного сотрудника, потребовалось специальное распоряжение Президиума АН СССР. И такое распоряжение было издано, что делает честь нашей Академии. Сулержицкий – настоящий фанат науки. Кроме науки ему ничего не нужно. У Леопольда Дмитриевича был всего один костюм, в котором он ездил в экспедиции, ходил на
