Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом - Дэвид Хелфанд
Оказывается, эти даты просто подтверждают то, что уже и так следовало из письменных исторических источников. Первое упоминание о плащанице относится к 1350-м годам – и из него мы узнаем, что она оказалась очень прибыльной реликвией для настоятеля местной церкви, призывавшего паломников со всего христианского мира увидеть ее. Епископ Анри де Пуатье был настолько этим раздражен (неизвестно, то ли из зависти, то ли из более чистых побуждений), что начал расследование в отношении погребальной плащаницы и призвал прекратить демонстрации.
Три десятилетия спустя его преемник, Пьер д’Арси, воспрепятствовал повторному выставлению плащаницы и послал папе в Авиньон письмо, в котором, в частности, говорилось:
Дело, о Ваше Святейшество, обстоит так. Спустя некоторое время… декан особой коллегиальной церкви, а именно в Лире, ложным и обманным путем, охваченный страстью сребролюбия, не из какого-либо благочестивого побуждения, а только из корысти добыл для своей церкви некое полотно, хитро расписанное… и художник, нарисовавший его, в подтверждение истины свидетельствовал о том, что это произведение создано человеческим искусством, а не сотворено и не даровано чудесным образом16.
Итак, у нас есть возраст, рассчитанный при помощи радиоуглеродного датирования и полностью соответствующий времени, когда появились первые упоминания о плащанице, и есть документальное свидетельство – и можно было бы подумать, что этого хватит, чтобы положить конец этому многовековому мошенничеству. Но споры по поводу плащаницы не утихают. Неважно, что ни один саван с Ближнего Востока, созданный в I веке, не выткан «елочкой»; неважно, что молекулярный анализ «крови» показал, что это оксид железа (пигмент, который использовали художники в Средние века); и неважно, что правая рука изображения простирается до анатомически невозможной длины, чтобы незаметно прикрыть гениталии фигуры, – нескончаемое множество исследований по-прежнему «свидетельствует» о подлинности плащаницы17.
Но атомы не лгут, и на них не влияют человеческие чувства. Поэтому я склонен верить им, пока мы продолжаем воссоздавать историю человечества и историю Вселенной до того, как она вообще была обеспокоена человечеством.
Глава 9
История без слов: известь, Свинец и экскременты
Подтверждение возраста датированных документов по их атомным составляющим вполне отвечает нашим целям, а логичность и последовательность свидетельствуют о том, что наши методы предоставляют достоверную и ценную информацию. Однако в случае, когда не существует никаких документальных свидетельств – скажем, записи могут потеряться или же сам объект может относиться к культуре дописьменных народов, – наши историки-атомы проясняют истину лучше всего. В этой главе мы разгадаем исторические загадки самых разных эпох, начиная с конца XVII века и заканчивая некоторыми из самых ранних культурных артефактов, созданных людьми почти 50 000 лет назад, а также орудиями гоминид, которые более чем в десять раз древнее.
Возраст раствора
В главе 8 мы узнали, как с помощью 14C можно датировать практически все, что когда-то было живым и хорошо сохранилось. Здесь же мы в первую очередь поговорим об уникальном случае, когда радиоуглеродное датирование применили к инертному строительному материалу, а именно к известковому раствору. А потом мы увидим, к каким научным прозрениям позволил прийти этот метод – и, среди прочего, развенчаем миф о викингах, датируем средневековые церкви в Финляндии и наведем порядок в хронологическом расположении архитектурных шедевров Римской империи в годы ее расцвета и упадка.
Раствор, важнейший структурный компонент каменных и кирпичных зданий, впервые использовали в Древней Месопотамии и Древнем Египте более 4000 лет назад. Если быть точным, то неверно утверждать, что раствор никогда не был живым. Он сделан из известняка, который состоит из спрессованных скелетов крошечных океанских существ, называемых фораминиферами (с которыми мы снова встретимся в главе 11), кораллов и раковинных моллюсков. Когда эти существа умирают и падают на дно океана, накапливаются толстые слои, которые в ответ на движения тектонических плит Земли сжимаются в горные породы и выдвигаются на сушу. Основной химический компонент этих ракушек (и, следовательно, самого известняка) – кальцит, молекула с одним атомом Кальция, одним атомом Углерода и тремя атомами Кислорода: CaCO3. Вот что нужно сделать, если мы хотим приготовить раствор из этого сырья:
1. Нагреть известняк до температуры не ниже 900 °C для получения негашеной извести.
2. Влить воду для получения полужидкой суспензии извести и, возможно, добавить немного щебня или песка.
3. Уложить влажный раствор между кирпичами или камнями стены, а затем дождаться, пока он затвердеет (обычно на это уходит несколько дней или недель).
В химическом плане на этих этапах происходит следующее:
1. Нагревание известняка удаляет углекислый газ (CO2), превращая CaCO3 в CaO (негашеную известь).
2. Последующее присоединение H2O к CaO приводит к появлению CaO2H2.
Рис. 9.1. Этапы приготовления и затвердевания раствора. Известняк нагревают до температуры более 900 °C, чтобы удалить CO2 и получить негашеную известь. При смешивании негашеной извести с водой и песком формируется раствор. По мере высыхания раствора H2O испаряется, и ей на смену приходит CO2 из воздуха, превращая смесь в известняк
3. Раствор затвердевает, выделяя воду (H2O) в атмосферу (сохнет), и поглощает CO2 из воздуха, снова превращаясь в CaCO3 (см. рис. 9.1).
Последний этап – ключ к углеродному датированию: строительный раствор «вдыхает» CO2, как и растения. За считаные дни или недели он завершает этот процесс и фактически «умирает» (перестает дышать). Все, что нужно сделать, чтобы определить время нанесения раствора, – это подсчитать атомы 14C и 12C и определить их соотношение, как при обычном углеродном датировании.
Потенциал этого метода датирования был признан в 1960-х годах, но первые попытки его применения оказались в основном безуспешными – прежде всего из-за примесей, ставших частью раствора и способных резко исказить результаты. Например, несгоревшие кусочки известняка, оставшиеся в растворе, имеют нулевое соотношение 14C/12C. Поскольку за миллионы лет, в течение которых формировался известняк, весь изотоп 14C распался, такой материал указывал на невероятную древность – примеси значительно снижали соотношение 14C/12C. Более того, в песке или другом крупнозернистом песчанике, которые добавляли в раствор перед его применением, могли содержаться частицы известняка или другого углеродосодержащего материала – и из-за этого в расчет соотношения тоже вкрадывалась ошибка1.
Аландские церкви
В 1980-х годах археолог Кеннет Густавссон и физик Хогне Юнгнер решили определить возраст каменных церквей и францисканского монастыря на Аландских островах, архипелаге у берегов Финляндии. Никаких письменных упоминаний об их строительстве не существовало, хотя высказывались предположения о том, что их построили примерно в 1450 году нашей эры. Радиоуглеродная лаборатория Хельсинкского университета датировала образцы строительного раствора, собранные на острове Кёкар, и установила удивительную дату
