Александр Олейников - Геологические часы
Но особенная удача ожидала исследователей, когда сразу на трех улицах - Великой, Кузьмодемьянской и Холопьей - были вскрыты деревянные настилы мостовых, лежавшие один на другом в 32 яруса. Выяснилось, что начиная с Х века новгородцы постоянно следили за сохранностью своих дорог и, как только мостовая начинала проседать или приходить в несоответствие с «техническими нормами», ее перекрывали слоем свежих бревен.
Изучение срезов этих деревьев (из них хорошо сохранились и оказались пригодными для обработки 28 слоев) позволили создать дендрохронологическую шкалу, распространившуюся на период с IX по XV век. А сопоставив эти графики с материалами, полученными при исследовании древесины, пошедшей на постройку соборов, удалось более точно датировать каждое изменение роста годичных колец и выработать «древесный календарь» с 884 по 1462 год.
Впоследствии этот календарь был «надстроен» по срезам дерева, взятым от зданий XVI, XVII и XVIII веков; здесь с выяснением года постройки дело обстояло значительно проще. А графики, снятые со свежеспиленных двухсотлетних хвойных деревьев, позволили сомкнуть полученный календарь с дендрохронологическими схемами, установленными для нынешних лесов.
С помощью этих графиков сначала определили время закладки различных зданий и сооружений в Новгороде. Было установлено, например, что самый старый из доступных определению ярусов мостовой был настлан в середине Х века (в 953 г.). Следующий за ним двадцать седьмой по счету настил был положен через 19 лет. Новгородская «служба коммунального хозяйства» работала прекрасно. Не реже, чем раз в тридцатилетие, а то и через десяток лет, обновляли новгородцы свои улицы.
Для многих строений, о которых раньше был известен лишь век закладки фундамента, теперь выяснена точная дата постройки. Но является ли шкала, установленная в Новгороде, универсальной? Для выяснения этого необходимо было провести широкие сравнительные исследования и на других археологических раскопках.
С этой целью были изучены коллекции деревьев, собранные в двух других древних городах - Белозерске (Вологодская область) и Полоцке (Белоруссия). Таким образом, исследования охватили большую территорию, протянувшуюся с северо-востока на юго-запад почти на 800 км. Дендрохро-нологические графики, построенные для различных районов этой территории, показали некоторые различия в закономерностях изменения толщины годичных колец роста, однако общая картина подтвердилась.
Теперь археологи могут с достаточной уверенностью судить о возрасте деревянных построек последнего тысячелетия. Абсолютный возраст срубленного дерева удается определить с точностью до 1 года. И для этого годится почти любое бревно хвойной породы, лишь бы на нем сохранились здоровые внешние слои древесины и последнее кольцо прироста.
КОСТИ ОБРЕТАЮТ ГОЛОС
О возрасте ископаемых скелетов, минеральном веществе и коллагене
Дендрохронологические шкалы разработаны лишь для отдельных участков земной поверхности. «Дальность» действия их сравнительно невелика. Кроме того, далеко не всегда в тех отложениях, возраст которых необходимо установить, встречаются стволы деревьев или хотя бы обломки древесины. Как же поступить в этом случае? Нельзя ли использовать для определения возраста отложении скелеты древних животных?
Оказалось, что и это возможно. Известно, что каждая кость состоит из минеральных и неминеральных веществ. В этом нетрудно убедиться, если прокалить кость на огне и сделать химический анализ несгоревшего остатка.
После гибели животного минеральное вещество кости начинает выщелачиваться и постепенно замещается другими неорганическими соединениями. Утрачивая свои первоначальный состав, насыщаясь новыми элементами, кость медленно превращается в окаменелость.
При этом скелет погибшего животного может попасть на каменистый или песчаный грунт, может покрыться слоем наносов или остаться лежать под открытым небом, испытывая действие солнечных лучей, дождя и ветра. И в каждом случае процесс изменения первоначального состава кости будет протекать по-разному.
Немецкий анатом И. Дюрст определил скорость, с которой выщелачивается минеральное вещество кости в различных условиях. Ему удалось показать, что если известна обстановка, в которой был захоронен скелет погибшего организма, то, узнав органический состав кости и количество оставшегося в ней первичного минерального вещества, можно установить время смерти животного с точностью до одной-двух тысяч лет.
На основании расчетов Дюрста были построены таблицы, позволявшие оценивать возраст органических остатков, погребенных в наиболее близких к нам отложениях четвертичного периода. Этот метод давал неплохие результаты при изучении археологических находок и иногда даже при исследовании так называемых субфоссильных, т. е. полуокаменевших, скелетов.
Но за 14 тыс. лет все исходное минеральное вещество кости успевает подвергнуться выщелачиванию, и для более старых окаменелостей этот способ уже непригоден. Как же быть тогда?
Ответ на этот вопрос дал украинский ученый Иван Григорьевич Пидоплычко. Как уже говорилось, в каждой кости кроме минеральных веществ содержатся еще и неминеральные. Одно из них - промежуточное вещество костной ткани, известное под названием коллаген или оссеин, разлагается очень медленно, сохраняясь в скелете погибших животных десятки и даже сотни тысяч лет. Особым способом прокаливая ископаемые кости вымерших зверей, можно выяснить, какое количество коллагена сохранилось в этих костях, а зная первоначальное его количество, можно подсчитать, сколько лет назад погибло животное.
Метод, предложенный Пидоплычко, гораздо совершеннее метода Дюрста. И хотя его тоже нельзя считать непогрешимым, но это уже отчетливо наметившееся направление, открывающее для абсолютной геохронологии широкие возможности. Достаточно вспомнить, что коллаген содержат все кости, известные из современных и верхнечетвертичных отложений, чтобы понять, насколько большую роль может сыграть это направление в стратиграфии горных пород, образовавшихся в ближайшую к нам эпоху кайнозойской эры.
Были предложены и другие методы определения абсолютного возраста слоев на основании химического анализа скелетов погребенных в них животных.
Один из таких методов основан, например, на изучении содержания в ископаемых костях фтора. Было выяснено, что чем «старше» найденный скелет, чем древнее его геологический возраст, тем больше фтора в веществе ископаемых костей. С течением времени увеличивается также и отношение количества фтора к присутствующему в кости моноксиду углерода (СО). Зная эти соотношения, можно оценить продолжительность пребывания в земле интересующей нас палеонтологической находки и, обобщив данные по многим коллекциям, указать даты образования каждого пласта, содержащего органические остатки.
Приведем один пример.
В начале нынешнего столетия в Англии, в окрестностях селения Пилтдаун, были найдены потемневшие обломки черепа, очень похожего на череп современного человека. Но нижняя челюсть этого существа резко отличалась от человеческой. Она напоминала, скорее всего, челюсть шимпанзе. Разгорелись споры. Одни считали, что попросту не могло существовать животного, которое столь явно совмещало бы в себе признаки обезьяны и человека. Другие, напротив, усмотрели в этой находке еще одно доказательство происхождения человека от обезьяноподобных предков и выделили загадочное животное в самостоятельный род, который назвали «эоантропус», что значит «заря-человек».
Находка в Пилтдауне: 1 - пилтдаунскан подделка; 2 - череп современного человека.
Почти 40 лет продолжались разногласия. В некоторых монографиях даже появилось описание этого странного человека. Но в 1953 г. был определен абсолютный возраст пилтдаунских костей. Что же оказалось? Череп действительно принадлежал человеку, но не примитивному, а нашему сравнительно недавнему предку, жившему около 600 лет назад. Челюсть же оказалась принадлежащей обыкновенному шимпанзе и была еще моложе - около 500 лет. Кроме того, при изучении под микроскопом выяснилось, что зубы в челюсти были подпилены. Это придало им необычный вид и заставило некоторых исследователей поначалу усомниться в том, что найденная челюсть принадлежит обезьяне.
Но надо заметить, что и череп, и челюсть выглядели как настоящие окаменелости. Откуда же взялись у них признаки ископаемых костей, сумевшие ввести в заблуждение специалистов? Химики без труда ответили и на этот вопрос: просто авантюрист (или шутник?) тщательно обработал оба образца перманганатом калия и хромпиком. Надо отдать ему должное - сделано это было настолько искусно, что череп и челюсть приобрели одинаковую окраску и имели столь естественный вид, что даже опытный глаз не мог разоблачить фальсификацию.
