Радиоуглеродное надувательство

Вокруг ра­дио­угле­род­но­го ана­ли­за сло­ма­но мно­же­ство копий, и сейчас он вроде как за­слу­жен­ный физико-хи­ми­че­ский метод да­ти­ров­ки ор­га­ни­че­ских остат­ков, да­вай­те по­про­бу­ем разо­брать­ся, так ли это.

Вве­де­ние

За­бе­гая вперед скажу, что на мой неис­ку­шен­ный взгляд, метод ра­дио­угле­род­ной да­ти­ров­ки ор­га­ни­че­ских остат­ков, мягко говоря вы­зы­ва­ет ряд во­про­сов к доб­ро­со­вест­но­сти да­ти­ров­щи­ков, а если го­во­рить жестко, то это пример на­уч­ной ше­лу­ди­во­сти и бри­тан­ско­го низ­ко­по­клон­ства , а также видимо по­ли­ти­че­ской ан­га­жи­ро­ван­но­сти, но правда это или нет судить тебе чи­та­тель.

Я не буду ка­сать­ся здесь во­про­сов к физике метода, хотя они есть, за ссылку бла­го­да­рю ка­мра­да Ин­фор­ма­тик.

Мы будем счи­тать что с фи­зи­кой этого метода все более или менее в по­ряд­ке. Так же не будем об­ра­щать вни­ма­ния на то, что аб­со­лют­ные ошибки метода с каждым пе­ри­о­дом по­лу­рас­па­да удва­и­ва­ют­ся и к 60000 лет их зна­че­ние воз­рас­та­ет в 16-20 раз. Все это малые част­но­сти ко­то­ры­ми можно было бы пре­не­бречь. Я хочу об­ра­тить вни­ма­ние на то, что обычно ста­ра­ют­ся любым спо­со­бом за­тол­кать под ковер ис­то­рии, а именно ма­те­ри­а­лы, ко­то­рые ана­ли­зи­ру­ют.

Немно­го теории

Для тех, кто не знаком с сутью метода ра­дио­угле­род­но­го да­ти­ро­ва­ния, бегло озна­ко­мит­ся с осо­бен­но­стя­ми метода можно вот здесь.

Если совсем кратко, то метод ба­зи­ру­ет­ся на ра­дио­ак­тив­ном изо­то­пе C 14 (период по­лу­рас­па­да ~6000 лет), ко­то­рый об­ра­зу­ет­ся из атомов азота N 14 , под вли­я­ни­ем кос­ми­че­ских(Сол­неч­ных) из­лу­че­ний в ат­мо­сфе­ре Земли. Данный изотоп уг­ле­ро­да по­сту­па­ет в био­ло­ги­че­ские пи­ще­вые цепи Земли из ат­мо­сфе­ры в виде СО 2 , где встра­и­ва­ет­ся в раз­лич­ные ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния и пу­те­ше­ству­ет по пи­ще­вым цепям, внося неболь­шой вклад в те­ку­щий ра­дио­ак­тив­ный фон, как бы со­зда­вая ра­дио­ак­тив­ный маркер те­ку­ще­го вре­ме­ни.

Когда био­ло­ги­че­ский объект уми­ра­ет, то ра­дио­ак­тив­ный уг­ле­род в него по­сту­пать пе­ре­ста­ет, по из­вест­ным при­чи­нам, и со­дер­жа­ние изо­то­па C 14 в остан­ках на­чи­на­ет сни­жать­ся. Соб­ствен­но, эта раз­ни­ца кон­цен­тра­ций изо­то­па и яв­ля­ет­ся фи­зи­че­ским ос­но­ва­ни­ем для ра­дио­угле­род­ной да­ти­ров­ки.

Метод ос­но­ван на том пред­по­ло­же­нии что сол­неч­ная ак­тив­ность вещь в прин­ци­пе по­сто­ян­ная, по­след­нее время вы­яс­ни­лось что это не совсем так, и для метода были вве­де­ны до­пол­ни­тель­ные ка­либ­ров­ки, по широте и неко­то­рые другие, ко­то­рые при­зва­ны по­вы­сить точ­ность ука­зан­но­го метода.

Анализ ра­дио­ак­тив­но­сти осу­ществ­ля­ет­ся в ос­нов­ном двумя ме­то­да­ми, сцин­тил­ля­ци­он­ным (проба имеет размер по­ряд­ка 10 г) и спек­тро­фо­то­мет­ри­че­ским (проба имеет размер по­ряд­ка 10 мг). По­сколь­ку под­го­тов­ка об­раз­ца к ана­ли­зу его раз­ру­ша­ет, то по­след­нее время сцин­тил­ля­ци­он­ный метод при­ме­ня­ет­ся реже, но он все еще до­ста­точ­но рас­про­стра­нен.

По­сколь­ку ор­га­ни­ка неиз­беж­но при­сут­ству­ет, прак­ти­че­ски в любом на­зем­ном или за­хо­ро­нен­ном об­раз­це, а метод до­ста­точ­но прост в ис­поль­зо­ва­нии, он по­лу­чил ши­ро­чай­шее рас­про­стра­не­ние для да­ти­ров­ки ор­га­ни­че­ских остат­ков воз­рас­том не старше 60000 (по другим ис­точ­ни­ка 45000) лет. При­зна­ние на­уч­но­го со­об­ще­ства вы­ра­зи­лось в при­суж­де­нии но­бе­лев­ской премии раз­ра­бот­чи­ку метода док­то­ру Либби.

Ну вот ка­жет­ся и все с офи­ци­аль­ной частью, а теперь на­чи­на­ет­ся на­сто­я­щая сказка про репку.

За­бы­тые овраги

У ра­дио­угле­род­но­го метода в общем су­ще­ству­ет две неустра­ни­мых про­бле­мы, даже если про­бле­мы с фи­зи­кой решить удаст­ся. Первая про­бле­ма гео­гра­фи­че­ская свя­зан­ная с гео­гра­фи­че­ски­ми осо­бен­но­стя­ми мест рас­по­ло­же­ния ис­ко­па­е­мых об­раз­цов, а вторая био­ло­ги­че­ская, свя­зан­ная с осо­бен­но­стя­ми функ­ци­о­ни­ро­ва­ния живых ор­га­низ­мов.

Гео­гра­фи­че­ские про­бле­мы

Так уж вышло что на Земле, есть свои огром­ные залежи раз­лич­ных со­еди­не­ний уг­ле­ро­да, на­чи­ная от тор­фя­ных болот и кончая нефтью и из­вест­ня­ка­ми. Уг­ле­род в этих за­ле­жах дев­ствен­но чист с точки зрения C 14 , для тор­фя­ни­ков ко­неч­но есть некая оста­точ­ная ра­ди­а­ция, но что она ха­рак­те­ри­зу­ет ска­зать сложно, как мягко вы­ра­жа­ют­ся да­ти­ров­щи­ки уг­ле­ро­дом ошибка может со­ста­вить до несколь­ких тысяч лет, я бы от себя до­ба­вил де­сят­ков тысяч, это было бы чест­нее, но тут уж у каж­до­го своя чест­ность.

Что ка­са­ет­ся за­ле­жей кар­бо­на­тов и нефти там по­нят­ное дело, ни о какой да­ти­ров­ке речи быть не может чисто фи­зи­че­ски, это же ка­са­ет­ся и СО 2 из­вер­жен­но­го вул­ка­на­ми.

Таким об­ра­зом мы должны ав­то­ма­ти­че­ски при­знать, что да­ти­ров­ки ор­га­ни­че­ско­го ма­те­ри­а­ла воз­ник­ше­го в пе­ри­о­ды вул­ка­ни­че­ской ак­тив­но­сти, неф­тя­ных, уголь­ных, тор­фя­ных по­жа­ров, могут быть самыми фан­та­сти­че­ски­ми, лучше такие ма­те­ри­а­лы не да­ти­ро­вать, ну вы понели: ошибка да­ти­ров­ки может со­ста­вить до несколь­ких тысяч лет.

Био­ло­ги­че­ские со­об­ще­ства на­хо­дя­щи­е­ся на бо­ло­тах, а также на вы­хо­дах мела, до­ло­ми­та или каль­ци­та, тоже в ос­нов­ном поль­зу­ют­ся ис­ко­па­е­мым СО 2 , для да­ти­ров­ки мало при­год­ны, как там у нас де­жур­ная фраза: ошибка да­ти­ров­ки может со­ста­вить до несколь­ких тысяч лет.

Ну и самый глав­ный гео­гра­фи­че­ский арбуз на могилу этого пре­крас­но­го метода, это мор­ская вода и мор­ские залежи со­еди­не­ний уг­ле­ро­да, их в прин­ци­пе очень сложно да­ти­ро­вать , потому, что уг­ле­род в океане ак­тив­но ми­гри­ру­ет, и его там очень много и раз­но­го воз­рас­та, но в целом очень древ­не­го, по­это­му даже офи­ци­аль­но да­ти­ров­щи­ки ста­ра­ют­ся из­бе­гать да­ти­ров­ки мор­ских ор­га­ни­че­ских остан­ков, потому то она за­ви­сит в ос­нов­ном от тем­пе­ра­ту­ры океана его кис­лот­но­сти, а также от пре­об­ла­да­ю­щих мор­ских те­че­ний. Ана­ло­гич­ная беда с теми рай­о­нам суши куда дуют ветра из океана, осо­бен­но из тех его об­ла­стей в ко­то­рых под­ни­ма­ют­ся воды из глубин или есть мощные теплые те­че­ния ко­то­рые пе­ре­но­сят ор­га­ни­ку. В этих об­ла­стях даже на по­бе­ре­жье уже де­жур­ное: ошибка да­ти­ров­ки может со­ста­вить до несколь­ких тысяч лет.

Также пре­крас­но об­сто­ит дело с жи­вот­ны­ми упо­треб­ля­ю­щи­ми в пищу мо­ре­про­дук­ты, осо­бен­но про­ход­ных мор­ских рыб типа ло­со­се­вых или осет­ро­вых, при да­ти­ров­ке остан­ков этих жи­вот­ных неиз­беж­но со­кра­мен­таль­ное: ошибка да­ти­ров­ки может со­ста­вить до несколь­ких тысяч лет. Таким об­ра­зом в при­по­ляр­ных рай­о­нах, где ос­нов­ным по­став­щи­ком ор­га­ни­ки яв­ля­ют­ся про­ход­ные рыбы, ни­ка­кая ра­зум­ная да­ти­ров­ка ра­дио­угле­род­ным ме­то­дом невоз­мож­на в прин­ци­пе, ана­ло­гич­но для мус­сон­ных кли­ма­ти­че­ских зон, потому что муссон по­став­ля­ет СО 2 из моря.

Хотя да­ти­ров­щи­ки врут про какую-то ка­либ­ров­ку по ко­рал­лам , ра­дио­угле­род­ный воз­раст ко­рал­лов фак­ти­че­ски будет опре­де­лять­ся теми водами ко­то­ры­ми они омы­ва­ют­ся, а так же под­ле­жа­щим ос­но­ва­ни­ем, как из этого из­влечь какую либо прак­ти­че­скую пользу мне ка­те­го­ри­че­ски не ясно, ведь мало того что мор­ские да­ти­ров­ки прак­ти­че­ски невоз­мож­ны, так потом еще и на суше это все пе­ре­ме­ша­ет­ся с ат­мо­сфе­рой, что там и где в итоге по­лу­чит­ся точно ска­зать уже никто не может.

Таким об­ра­зом, гео­гра­фи­че­ские про­бле­мы, это глав­ная и неустра­ни­мая ошибка ра­дио­угле­род­но­го метода да­ти­ров­ки, для того что бы им вос­поль­зо­вать­ся тре­бу­ет­ся такая ин­фор­ма­ция ко­то­рая в прин­ци­пе не может быть до­ступ­на. Эти ис­ка­же­ния носят непред­ска­зу­е­мый ха­рак­тер и ам­пли­ту­ду, их невоз­мож­но ка­либ­ро­вать, вернее для каж­до­го кон­крет­но­го об­раз­ца должна быть своя ка­либ­ро­воч­ная кривая, ибо его гео­гра­фи­че­ская ис­то­рия прак­ти­че­ски уни­каль­на.

Био­ло­ги­че­ские про­бле­мы

Ка­либ­ров­щи­ки, воз­мож­но были хо­ро­ши­ми фи­зи­ка­ми, в чем я лично глу­бо­ко со­мне­ва­юсь, но были очень сквер­ны­ми био­ло­га­ми . Ра­дио­угле­род­ный метод ре­ко­мен­ду­ют для да­ти­ров­ки био­ло­ги­че­ских объ­ек­тов да­вай­те при­гля­дим­ся к ним по­дроб­нее, воз­мож­на ли их да­ти­ров­ка этим ме­то­дом.

Клас­си­фи­ка­ция био­ло­ги­че­ских объ­ек­тов для да­ти­ров­ки весьма об­шир­на, я пе­ре­чис­лю только ос­нов­ные типы и свя­зан­ные с ними труд­но­сти, более по­дроб­но можно по­смот­реть в про­филь­ной ли­те­ра­ту­ре ссылка ниже.

Я бы сразу раз­де­лил все био­ло­ги­че­ские объ­ек­ты на мор­ские (свя­зан­ные с морем) и су­хо­пут­ные. Мор­ские объ­ек­ты, по гео­гра­фи­че­ским при­чи­нам да­ти­ро­вать невоз­мож­но , мы не будем на них оста­нав­ли­вать­ся, всякие да­ти­ров­ки ко­рал­лов считаю от­кро­вен­ной ма­ни­пу­ля­ци­ей, почему, см выше.

Из су­хо­пут­ных я бы вы­де­лил сле­ду­ю­щие группы объ­ек­тов:

1. Рас­ти­тель­но­го про­ис­хож­де­ния

1. Дре­ве­си­на

2. Жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния

1. Кост­ные остан­ки

2. Бел­ко­вые остан­ки (ке­ра­тин, хитин)

Самые рас­про­стра­нен­ные объ­ек­ты,- это остат­ки дре­ве­си­ны (1.1), они плохо раз­ру­ша­ют­ся со вре­ме­нем, а глав­ное их очень много, так же из них много чего сде­ла­но, это и до­маш­няя утварь и стены домов и оружие и многое другое. На первый взгляд это иде­аль­ная вещь для да­ти­ров­щи­ков, но есть вещь ко­то­рая сводят цен­ность дре­вес­ных остат­ков к нулю, вещь эта чисто био­ло­ги­че­ская.

Многие де­ре­вья растут 400 лет, но есть такие ре­корд­сме­ны как дубы ко­то­рые растут по 2000 лет, я сам встре­чал дуб в при­реч­ной дуб­ра­ве на спиле ко­то­ро­го на­счи­тал 833 кольца и сбился, а это был не самый тол­стый дуб ко­то­рый я видел. Су­ще­ству­ют сви­де­тель­ства о де­ре­вьях по 3500 тысячи лет, ре­корд­сме­ном на се­го­дняш­ний день счи­та­ет­ся ости­стая сосна, около 4600 лет.

Есте­ствен­но, когда дерево растет, все ос­нов­ное со­ко­дви­же­ние идет по пе­ри­фе­рии ствола, яд­ро­вая дре­ве­си­на прак­ти­че­ски мертва, и в жизни дерева не участ­ву­ет, со­от­вет­ствен­но ра­дио­ак­тив­ность от пе­ри­фе­рии к центру убы­ва­ет. То есть если я возьму 1000 летний дуб и из его среза сделаю себе на­при­мер две ложки, для одной из ко­то­рых я возьму яд­ро­вую дре­ве­си­ну, а для другой пе­ри­фе­ри­че­скую дре­ве­си­ну, то да­ти­ров­ка этих пред­ме­тов разой­дет­ся в 1000 лет, и это будет пра­виль­но. Ана­ло­гич­ным об­ра­зом будет из­ме­нять­ся и да­ти­ров­ка стро­е­ния, все будет за­ви­сеть от того с какой части доски или бревна я возьму пробу и сде­лать с этим ре­ши­тель­но ничего нельзя.

Смолы (1.2), тоже вроде хороши для да­ти­ро­ва­ния, к со­жа­ле­нию должен вас огор­чить, как пра­ви­ло смола в смо­ля­ных ка­на­лах ко­пит­ся на про­тя­же­нии всей жизни дерева, и если сосна живет лет 150-200, то смола выдаст некое сред­нее ариф­ме­ти­че­ское по всему дереву, причем в каких-то частях дерева она будет «моложе» в каких-то старше, одним словом ти­пич­ная кар­ти­на черт знает чего, а если это будет 1000 летняя лист­вен­ни­ца, воз­раст ее смолы будет от 1000 лет в цен­траль­ных об­ла­стях ствола, до нуля в камбии.

Пыльца (1.3) - на­вер­ное един­ствен­ное что можно было бы ис­поль­зо­вать для да­ти­ро­ва­ния, если бы не гу­ми­но­вые кис­ло­ты, по­сколь­ку пыльца лежит в почве, то на нее непре­мен­но осядут гу­ми­но­вые кис­ло­ты и скорее всего на­мерт­во за­кре­пят­ся, отмыть их от цел­лю­ло­зы прак­ти­че­ски не воз­мож­но для пыльцы, так что в общем я бы не стал бы ста­вить на пыльцу

Вывод: Дре­вес­ные остан­ки из мас­сив­ных ство­лов дре­ве­си­ны дол­го­жи­ву­щих дре­вес­ных пород ка­те­го­ри­че­ски не под­хо­дят для ра­дио­угле­род­но­го ана­ли­за, ошибка в лучшем случае со­ста­вит лет 50. Со­от­вет­ствен­но, со­вер­шен­но невоз­мож­но да­ти­ро­вать вещи из дре­вес­ной бумаги, их воз­раст может быть самый фан­та­сти­че­ский. Да­ти­ров­ки па­пи­ру­са так же бес­смыс­лен­ны, так как он растет на бо­ло­ти­стых почвах, а да­ти­ров­ки хлоп­чат­ной бумаги невоз­мож­ны по той про­стой при­чине что не ясен воз­раст хлоп­чат­ных вещей ко­то­рые в нее вошли. Един­ствен­ное что можно да­ти­ро­вать из дре­вес­ных остан­ков это бе­ре­ста, но опять же береза часто растет на бо­ло­тах, такая бе­ре­ста не может быть да­ти­ро­ва­на никак. При­бли­зи­тель­но такая же кар­ти­на для других видов дре­вес­ных остан­ков. Думаю, от­но­си­тель­но при­год­ны для да­ти­ров­ки только хлоп­чат­ные ткани, не об­ра­бо­тан­ные баль­за­ми­ро­воч­ны­ми со­ста­ва­ми и не под­верг­ши­е­ся воз­дей­ствию гу­ми­но­вых кислот и то, они могут быть спле­те­ны из нитей разных лет.

С жи­вот­ны­ми остан­ка­ми вроде, все должно быть лучше жи­вот­ные долго не живут, так что вроде бы тут да­ти­ров­щи­кам раз­до­лье.

Как го­во­рит­ся, а вот хрен. Что ка­са­ет­ся ко­стя­ков за­хо­ро­нен­ных в земле (2.1), то их жизнь, вовсе не кон­ча­ет­ся со смер­тью живого су­ще­ства, эти ко­стя­ки ак­тив­но «живут» об­ме­ни­ва­ясь ми­не­раль­ной и ор­га­ни­че­ской со­став­ля­ю­щей с окру­жа­ю­щим миром на про­тя­же­нии неиз­вест­но­го ко­ли­че­ства лет. Я думаю, что да­ти­ро­вать ко­стя­ки ле­жав­шие в земле ка­те­го­ри­че­ски нельзя, по той про­стой при­чине, что со­вер­шен­но неясно что от них ушло, а что при­со­во­ку­пи­лось, помня о гео­гра­фи­че­ских за­труд­не­ни­ях.

Ну ладно, но остат­ки ке­ра­ти­на и хитина, в виде кожи и пан­цы­рей жи­вот­ных, их на­вер­ня­ка можно да­ти­ро­вать. Увы, ли­чин­ки жест­ко­кры­лых(жуков) почти все по­го­лов­но са­про­ви­ты они живут в лесной по­сдстил­ке и пи­та­ют­ся ею, да­ти­ров­ка пан­ци­рей на­се­ко­мых не пред­став­ля­ет­ся воз­мож­ной. По­дав­ля­ю­щее боль­шин­ство жи­вот­ных пи­та­ют­ся ор­га­ни­че­ским ве­ще­ством уже бывшим в упо­треб­ле­нии, то есть цир­ку­ли­ру­ю­щим в биоме дли­тель­ное время, на их ра­дио­ак­тив­ность по­дав­ля­ю­щее вли­я­ние ока­зы­ва­ет гео­гра­фи­че­ский фактор. Кроме того, многие жи­вот­ные упо­треб­ля­ют ми­не­раль­ные до­бав­ки в пищу (со­дер­жа­щие кар­бо­на­ты), на­при­мер ко­пыт­ные, что есте­ствен­но сильно влияет на да­ти­ров­ку их остан­ков.

Вывод: Жи­вот­ные остат­ки со­вер­шен­но не под­хо­дят для да­ти­ро­ва­ния, в ос­нов­ном по гео­гра­фи­че­ским при­чи­нам.

Вы ду­ма­е­те я вам тут от­кро­ве­ние какое открыл? Вовсе нет, людям в теме это все от­лич­но из­вест­но и тем не менее они про­дол­жа­ют вдох­но­вен­но врать, а вот когда я про­чи­тал учеб­ник для вузов, тут-то меня и на­стиг­ло от­кро­ве­ние.

От­кро­ве­ние

Недав­но я пуб­ли­ко­вал на АШ статью, где вы­ра­жал со­мне­ние в методе ра­дио­угле­род­но­го ана­ли­за, у меня есть зна­ко­мый, мы с ним сильно за­спо­ри­ли. Он мне ре­ко­мен­до­вал книгу для вузов «Гео­ар­хео­ло­гия: есте­ствен­но­на­уч­ные методы в ар­хео­ло­ги­че­ских ис­сле­до­ва­ни­ях» Я.В. Кузь­мин.

Типа, это дей­стви­тель­но сто­я­щая книга, а все что я говорю это вранье и под­та­сов­ки, в па­ра­гра­фе 3.1 (раздел кри­ти­ка) этой книги вы можете про­чи­тать все, что я го­во­рил выше о пре­ле­стях ра­дио­угле­род­но­го метода, только го­раз­до более по­дроб­но, но не это было для меня от­кро­ве­ни­ем, со­вер­шен­но не это.

Вот на­сто­я­щий перл, бри­льянт среди жем­чу­жин, внем­ли­те и тре­пе­щи­те в вос­тор­ге:

"един­ствен­ным и окон­ча­тель­ным ме­ри­лом до­сто­вер­но­сти по­лу­ча­е­мых 14 С дат яв­ля­ет­ся здра­вый смысл" [с.177]

Вы только за­ду­май­тесь, физико-хи­ми­че­ский метод и ме­ри­лом его до­сто­вер­но­сти яв­ля­ет­ся "здра­вый смысл" ? Вот уж во­ис­ти­ну при­пе­ча­тал, так при­пе­ча­тал.

Мне вот здра­вый смысл го­во­рит о том, чтобы ни­ко­гда не поль­зо­вать­ся этим с поз­во­ле­ния ска­зать «ме­то­дом» да­ти­ров­ки, ни­ко­гда и нигде. Эта мер­зость не может решать ни­ка­ких про­блем да­ти­ров­ки по опре­де­ле­нию, потому что био­ло­ги­че­ские си­сте­мы пла­не­ты Земля не от­ве­ча­ют за­яв­лен­ной для этого ана­ли­за фи­зи­че­ской модели.

По сути для каж­до­го об­раз­ца име­ет­ся своя ис­то­рия ра­дио­ак­тив­но­сти, ко­то­рую мы знать не можем, со­от­вет­ствен­но и ка­либ­ро­вать­ся по этим данным мы не можем. Весть метод ра­дио­угле­род­но­го ана­ли­за это одна боль­шая куча мусора, скреп­лен­ная ав­то­ри­те­том тех, кто выждал этим раз­ра­бот­чи­кам но­бе­лев­скую премию.

За­клю­че­ние

Ну что ска­зать в за­клю­че­ние.

Почему ис­то­ри­ки так любят этот метод?

Мне ка­жет­ся ответ прост, при необ­хо­ди­мой лов­ко­сти рук, вы по­лу­чи­те «же­ле­зо­бе­тон­ное» до­ка­за­тель­ство своей право­ты, а если вас вдруг при­прут к стенке с невер­ной да­ти­ров­кой всегда можно со­слать­ся на объ­ек­тив­ные труд­но­сти ана­ли­за , лепота в общем. Глав­ное чтоб ана­ли­зы за ка­зен­ный кошт были.

Почему этот метод любят «ла­бо­ра­то­рии»?

В общем это пре­крас­ный метод, во-первых, он не бес­пла­тен, а во-вторых вы можете под­ра­ба­ты­вать по­мо­гая всяким афе­ри­стам лепить «древ­но­сти», очень удобно, а глав­ное без­опас­но, ведь на страже вашего доб­ро­го имени стоит «здра­вый смысл», а ви­но­ва­ты будут афе­ри­сты под­су­нув­шие вам негод­ную пробу.

Почему данный метод так нра­вит­ся «бри­тан­цам», что аж но­бе­лев­ку от­ва­ли­ли?

Да очень просто, можно дис­кре­ди­ти­ро­вать любую ре­лик­вию , ко­то­рая со­став­ля­ет ис­то­ри­че­ское на­сле­дие. Можно за­ост­рять вни­ма­ние на одних пред­ме­тах и объ­яв­лять другие пред­ме­ты фаль­шив­ка­ми, в общем, все, как всегда.

Вот таково мое мнение о ра­дио­угле­род­ном методе да­ти­ро­ва­ния, как ин­стру­мен­те ис­то­рии.

Как работает Радиоуглеродный анализ

Плащаница, Христос, Иешуа, христианство, радиоуглеродный анализ, ракушка моллюска (Левашов Н.В.)

Более подробную и разнообразную информацию о событиях, происходящих в России, на Украине и в других странах нашей прекрасной планеты, можно получить на Интернет-Конференциях , постоянно проводящихся на сайте «Ключи познания» . Все Конференции - открытые и совершенно безплатные . Приглашаем всех просыпающихся и интересующихся…

Тема методов датирования - одна из важнейших в палеоантропологии, т.к. от точных датировок, а следовательно, от правильного взамного разсположения ископаемых находок на оси времени, зависит понимание ключевых моментов антропогенеза.

В сегодняшнем интервью мы поговорим о наиболее известном "в народе" методе абсолютного датирования - радиоуглеродном анализе.

На вопросы Редактора портала отвечает Булат Фаридович Хасанов, научный сотрудник Института проблем экологии и эволюции им. А. Н. Северцова РАН.

Когда впервые был применен метод радиоуглеродного датирования?

Первые радиоуглеродные датировки были получены Уиллардом Либби (Willard Libby) в 1949 году в Чикагском Университете (University of Chicago). Следует подчеркнуть, что это стало возможным благодаря многолетним усилиям довольно большого коллектива, работавшего под руководством У. Либби в различных областях науки. Так, возможность превращения атмосферного азота при его бомбардировке нейтронами в изотоп углерода 14 C была предсказана теоретически ещё в середине 30-ых годов XX века. В лабораторных условиях такая реакция была проведена в 1940 году, примерно в это же время в верхних слоях атмосферы были зарегистрированы нейтроны, рождающиеся под воздействием космического излучения. Таким образом, один из основных принципов радиоуглеродного датирования – 14 C образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей – был сформулирован уже к началу сороковых годов XX века. Дальнейшие работы в этом направлении были прерваны Второй мировой войной, во время которой У. Либби участвовал в Манхэттенском проекте. После войны был измерен период полураспада радиоуглерода и разработаны методы определения его активности в тканях растений и животных. Дело в том, что соотношение 14 C с остальными изотопами углерода в атмосфере составляет всего лишь один из 10 12 атомов. Соответственно и активность, обусловленная радиоуглеродом, тоже очень низка. Так что Нобелевская премия по химии , присуждённая У. Либби в 1960 году, стала знаком признания его заслуг в решении очень широкого круга теоретических и технических задач, связанных с методом радиоуглеродного датирования.

Сильно ли усовершенствован этот метод со времени его введения в практику?

Усовершенствования метода коснулись главным образом двух его составляющих. Во-первых, возраст самых первых образцов был рассчитан, исходя из предположения о постоянстве концентрации 14 C в атмосфере. Сам У. Либби прекрасно осознавал, скажем так, шаткость этого допущения. В качестве объектов первых радиоуглеродных датировок среди прочих использовались древнеегипетские артефакты, возраст которых был определён археологическими методами. Материалы, относившиеся к эпохе Древнего Царства, систематически оказывались моложе, чем ожидалось. Для образцов меньшего возраста такого расхождения не наблюдалось. Это побудило мировое научное сообщество начать широкомасштабные исследования изменений концентрации 14 C в атмосфере. Для этого были проведены многочисленные высокоточные измерения содержания радиоуглерода в древесине, возраст которой был заранее определён дендрохронологическим методом. Подходящие для таких исследований деревья были найдены в нескольких регионах земного шара. На юго-западе США эту роль сыграли знаменитые остистые сосны, самые долгоживущие деревья нашей планеты. В Западной и Центральной Европе была изучена древесина дубов, захороненных в речных и болотных отложениях. Эта работа была начата в 60-ых годах XX века и продолжалась без малого 30 лет. Её результаты позволили реконструировать динамику содержания радиоуглерода в атмосфере за последние 12 тысяч лет, а также показали, что изменения эти на земном шаре происходили синхронно. Теперь данные о содержании 14 C в атмосфере могут быть использованы для коррекции радиоуглеродного возраста с помощью компьютерных программ, находящихся в свободном доступе в Интернет. Более того, такая коррекция необходима для сравнения результатов радиоуглеродного датирования с датировками, полученными другими методами. Для более древних образцов используются аналогичные данные, полученные в результате измерений содержания 14 C в кораллах, возраст которых был определён торий-урановым методом.

Кроме этого, существенный прогресс достигнут в деле измерения содержания радиоуглерода в анализируемых образцах. Как было отмечено выше, радиоактивность даже современных растений и животных, обусловленная 14 C, очень низка. Радиоуглерод образуется в атмосфере со скоростью всего 7,5 кг в год. Только небольшая его часть включается в состав молекул живых организмов. С момента гибели животного или растения концентрация 14 C начинает уменьшаться по экспоненциальному закону: через каждые 5730 лет его становится вдвое меньше. Поэтому измерение активности радиоуглерода материалов, возраст которых предстоит определить, представляет собой сложную техническую задачу. Сам У. Либби использовал модифицированный счётчик Гейгера, позднее были разработаны сцинтилляционные и пропорциональные счётчики для жидкостей и газов соответственно. Во всех этих приборах требуются образцы довольно большого размера , что, естественно, сужает круг доступных для датирования материалов.

Есть, однако, принципиально другой класс приборов, непосредственно измеряющих количество данного изотопа в образце, причём в образце существенно меньшего размера. Называются такие приборы масс-спектрометрами. В них атомы анализируемого образца превращаются в ионы, траектория движения которых в магнитном поле зависит от соотношения их массы и заряда. К сожалению, непосредственно измерить количество 14 C с помощью масс-спектрометра невозможно, так как при ионизации образца образуются обломки молекул (12 CH 2 , 13 CH), обладающие той же массой, причём их количество в десятки тысяч раз превосходит содержание радиоуглерода. Для того чтобы избавиться от этих нежелательных изобар, пучок ионов разгоняется в ускорителе и направляется на специальную мишень, на которой обломки молекул разваливаются. Идея соединения масс-спектрометра с ускорителем была высказана ещё в 70-ых годах XX века, однако её исполнение было сопряжено с большими техническими трудностями, преодолёнными сравнительно недавно. В настоящее время в мире построено несколько десятков ускорительных масс-спектрометров, использующихся для радиоуглеродного датирования.

Какие наиболее известные датировки получены с помощью радиоуглеродного датирования?

Наверное, наибольшей известностью пользуется Туринская плащаница . Широко известно, что датировки проводились на ускорительных масс-спектрометрах в трёх известнейших лабораториях (в Оксфорде, Цюрихе и Туссоне), получивших сходные результаты: с вероятностью 95 % материал плащаницы был сделан в интервале от 1260 до 1390 года . 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 года, и ткань, укутывавшая египетскую мумию, датируемую приблизительно 200 годом). Во всех трёх случаях полученные в лабораториях датировки совпали с исходными данными.

Среди наиболее известных артефактов, возраст которых был определён радиоуглеродным методом, следует упомянуть Кумранские свитки и несколько ранних рукописей Корана. Во всех этих случаях датировки подтвердили аутентичность документов.

Большую известность приобрёл Тирольский ледяной человек или Эци (?tzi), мумия, обнаруженная в леднике на севере Италии в 1991 году. Идеальная сохранность мумии позволила провести множество исследований, касающихся антропологических и исторических вопросов. Радиоуглеродное датирование показало, что Эци жил 3300 - 3000 лет до н. э. Отметим, что в вечной мерзлоте Сибири и Аляски было найдено несколько почти целых мумий мамонтов, бизонов, лошадей и даже один суслик. Все эти находки сразу же становились объектами комплексного изучения зоологов, ботаников, генетиков и, конечно же, специалистов в области радиоуглеродного датирования.

Важно привести и пример другого рода, когда предметом датирования становится не отдельный артефакт или уникальная находка, а крупномасштабное событие. Таким было извержение вулкана на острове Терра или Санторини. Возможно, что отголоски этого извержения попали в Библию под видом казней египетских. Традиционно, это событие относится к 1500 году до н. э. Однако анализ многочисленных (более 150) радиоуглеродных датировок разнообразных материалов из восточного Средиземноморья, ассоциированных со следами извержения и вызванного им цунами, включая и ветвь оливы, погребённую непосредственно пеплом, отодвигает дату более чем на сто лет назад, в конец XVII века до н. э.

Каковы основные ограничения метода радиоуглеродного датирования? Какие трудности связаны с его использованием и каковы пути их преодоления?

Основные ограничения метода обусловлены происхождением датируемых материалов и временным диапазоном, в котором он действует. Любой радиометрический метод определения возраста работает как часы. Представьте себе, что вы заводите механические часы, с этого момента, покуда не кончится завод, они будут показывать правильное время. В случае радиоуглеродного датирования нам нужен материал, который до некоторого времени обменивается углеродом с окружающей средой. Необходимо, чтобы после определённого момента этот обмен прекратился, тогда естественный распад 14 C будет мерой времени, прошедшего с момента прекращения обмена. Идеально подходят под эти условия все живые организмы: до момента гибели концентрация радиоуглерода в них соответствует концентрации этого изотопа в атмосфере. Потом обмен прекращается, и часы начинают работать. Таким образом, радиоуглеродная датировка определяет время гибели организма, и это тоже одно из ограничений метода - представьте себе артефакт, сделанный из чего-то, имеющего растительное (например, ткань или дерево) или животное (скажем, кость) происхождение и передававшийся из поколения в поколение. Радиоуглеродная датировка покажет время гибели растения или животного, а не время сооружения памятника, в котором этот артефакт был найден! Эту особенность метода хорошо понимают эксперты-искусствоведы, для которых датировка доски или холста не служит окончательным подтверждением подлинности иконы или картины.

Помимо объектов органического мира только немногие довольно экзотические материалы могут быть использованы для радиоуглеродного датирования. Например, при строительстве домов и крепостей широко использовалась негашёная известь (CaO). Соединясь с водой и атмосферным углекислым газом она превращается в карбонат кальция, прочно скрепляя камни. В этом случае обмен с атмосферным углекислым газом прекращается после затвердения строительного раствора, что позволяет определить время возведения данного строения.

Что касается временного диапазона, то «завод» радиометрических часов кончается после 13 периодов полураспада данного изотопа, что в случае радиоуглеродного метода составляет около 70 тысяч лет. Следует отметить, что каким бы способом не измерялось содержание 14 C, для образцов возрастом менее 300 лет неопределённость измерений будет довольно велика, поэтому в таких случаях этот метод как правило не используется. Исключение составляют образцы, относящиеся ко второй половине XX века. В результате наземных ядерных испытаний содержание 14 C в атмосфере увеличилось почти вдвое. Это позволяет отличить, скажем, вино или виски 1963 года от более молодых аналогов.

Что касается трудностей метода на современном этапе его развития, то одна из основных связана с датированием остатков морских организмов . Дело в том, что океан представляет собой огромный резервуар углекислого газа, обменивающийся с атмосферой довольно медленно. Из-за этого в морской воде содержится как современный углекислый газ, так и газ, попавший туда тысячи лет назад. Поэтому все живущие в океане организмы имеют так сказать мнимый возраст. Моделирование процессов газообмена между океаном и атмосферой предсказывает, что этот мнимый возраст должен составлять 400 лет. Однако разнообразие локальных условий (распределение глубин, характер течений и т. п.) приводят порой к значительным изменениям этой величины. Скажем организмы, обитающие в Беринговом море, оказываются старше своего истинного возраста приблизительно на 700 лет. В настоящее время эта проблема активно исследуется, и можно предположить, что через несколько лет у нас будет возможность вводить соответствующие поправки.

Продолжение следует...

Многие ссылаются на результаты радиоуглеродного датирования, но не всякий знает суть и применимость этого метода. К тому же существуют и «подводные камни», внимание на которые нужно непременно обратить. В подборке материалов читателей ждёт знакомство с беглым обзором радиоуглеродного метода, а также мнения «за» и «против».

Радиоуглеродное датирование - метод датирования органических материалов путем измерения содержания радиоактивного изотопа углерода 14С. Этот метод широко применяется в археологии и науках о Земле.

Источники радиоуглерода

Земля и ее атмосфера постоянно подвергаются радиоактивной бомбардировке потоками элементарных частиц из межзвездного пространства. Проникая в верхние слои атмосферы, частицы расщепляют находящиеся там атомы, способствуя высвобождению протонов и нейтронов, а также более крупных атомных структур. Содержащиеся в воздухе атомы азота поглощают нейтроны и высвобождают протоны. Эти атомы имеют, как и прежде, массу 14, но обладают меньшим положительным зарядом; теперь их заряд равен шести. Таким образом исходный атом азота превращается в радиоактивный изотоп углерода:

где n, N, С и р означают соответственно нейтрон, азот, углерод и протон.

Образование радиоактивных нуклидов углерода из атмосферного азота под воздействием космических лучей происходит со средней скоростью ок. 2,4 ат./с на каждый квадратный сантиметр земной поверхности. Изменения солнечной активности могут обусловить некоторые колебания этой величины. Поскольку углерод-14 радиоактивен, он нестабилен и постепенно превращается в атомы азота-14, из которых образовался; в процессе такого превращения он выделяет электрон – отрицательную частицу, что и позволяет зафиксировать сам этот процесс.

Образование атомов радиоуглерода под воздействием космических лучей обычно происходит в верхних слоях атмосферы на высотах от 8 до 18 км. Подобно обычному углероду, радиоуглерод окисляется в воздухе, и при этом образуется радиоактивный диоксид (углекислый газ). Под воздействием ветра атмосфера постоянно перемешивается, и в конечном итоге радиоактивный углекислый газ, образовавшийся под воздействием космических лучей, равномерно распределяется в атмосферном углекислом газе. Однако относительное содержание радиоуглерода 14C в атмосфере остается чрезвычайно малым – ок. 1,2*10–12 г на один грамм обычного углерода 12С.

Радиоуглерод в живых организмах

Все растительные и животные ткани содержат углерод. Растения получают его из атмосферы, а поскольку животные поедают растения, в их организмы в опосредованной форме тоже попадает диоксид углерода. Таким образом, космические лучи являются источником радиоактивности всех живых организмов.

Смерть лишает живую материю способности поглощать радиоуглерод. В мертвых органических тканях происходят внутренние изменения, включая и распад атомов радиоуглерода. В ходе этого процесса за 5730 лет половина исходного числа нуклидов 14C превращаются в атомы 14N. Этот интервал времени называют периодом полураспада 14С. Спустя еще один период полураспада содержание нуклидов 14С составляет всего 1/4 их исходного числа, по истечении следующего периода полураспада – 1/8 и т.д. В итоге содержание изотопа 14C в образце можно сопоставить с кривой радиоактивного распада и таким образом установить промежуток времени, истекший с момента гибели организма (его выключения из кругооборота углерода). Однако для такого определения абсолютного возраста образца необходимо допустить, что начальное содержание 14С в организмах на протяжении последних 50 000 лет (ресурс радиоуглеродного датирования) не претерпевало изменений. На самом деле образование 14С под воздействием космических лучей и его поглощение организмами несколько менялось. В результате измерение содержания изотопа 14С в образце дает лишь приблизительную дату. Чтобы учесть влияние изменений начального содержания 14С, можно использовать данные дендрохронологии о содержании 14C в древесных кольцах.

Метод радиоуглеродного датирования был предложен У.Либби (1950). К 1960 датирование по радиоуглероду получило всеобщее признание, радиоуглеродные лаборатории были созданы по всему миру, а Либби был удостоен Нобелевской премии по химии.

Метод

Образец, предназначаемый для радиоуглеродного анализа, следует брать с помощью абсолютно чистых инструментов и хранить в сухом виде в стерильном полиэтиленовом пакете. Необходима точная информация о месте и условиях отбора. Идеальный образец древесины, древесного угля или ткани должен весить примерно 30 г. Для раковин желательна масса 50 г, а для костей – 500 г (новейшие методики позволяют, впрочем, определять возраст и по гораздо меньшим навескам). Каждый образец необходимо тщательно очистить от более древних и более молодых углеродсодержащих загрязнений, например, от корней выросших позже растений или от обломков древних карбонатных пород. За предварительной очисткой образца следует его химическая обработка в лаборатории. Для удаления инородных углеродсодержащих минералов и растворимых органических веществ, которые могли проникнуть внутрь образца, используют кислотный или щелочной раствор. После этого органические образцы сжигают, раковины растворяют в кислоте. Обе эти процедуры приводят к выделению газообразного диоксида углерода. В нем содержится весь углерод очищенного образца, и его иногда превращают в другое вещество, пригодное для радиоуглеродного анализа.

Существует несколько методов измерения активности радиоуглерода. Один из них основан на определении количества электронов, выделяющихся в процессе распада 14С. Интенсивность их выделения соответствует количеству 14С в исследуемом образце. Время счета составляет до нескольких суток, поскольку за сутки происходит распад всего лишь примерно четверти миллионной доли содержащегося в образце количества атомов 14С. Другой метод требует использования масс-спектрометра, с помощью которого выявляются все атомы с массой 14; особый фильтр позволяет различать 14N и 14С. Поскольку при этом нет необходимости ждать, пока произойдет распад, счет 14С можно осуществить меньше, чем за час; достаточно иметь образец массой в 1 мг. Прямой масс-спектрометрический метод называют АМС-датировкой. При этом используются сложные высокочувствительные приборы, которыми располагают, как правило, центры, ведущие исследования в области ядерной физики.

Традиционный метод требует гораздо менее громоздкого оборудования. Сначала применяли счетчик, определяющий состав газа и по принципу работы сходный со счетчиком Гейгера. Счетчик наполняли углекислым или иным газом (метаном либо ацетиленом), полученным из образца. Любой радиоактивный распад, происходящий внутри прибора, вызывает слабый электрический импульс. Энергия радиационного фона окружающей среды обычно колеблется в широких пределах, в отличие от радиации, вызванной распадом 14С, энергия которого, как правило, близка к нижней границе фонового спектра. Весьма нежелательное соотношение фоновых величин и данных по 14С можно улучшить путем изоляции счетчика от внешней радиации. С этой целью счетчик закрывают экранами из железа или высокочистого свинца толщиной в несколько сантиметров. Кроме того, стенки самого счетчика экранируют расположенными вплотную один к другому счетчиками Гейгера, которые, задерживая все космическое излучение, примерно на 0,0001 секунды дезактивируют и сам счетчик, содержащий образец. Метод экранирования сводит фоновый сигнал до нескольких распадов в минуту (образец древесины массой 3 г, относящийся к 18 в., дает ~40 случаев распада 14С в минуту), что позволяет датировать довольно древние образцы.

Примерно с 1965 широкое распространение в датировании получил метод жидкостной сцинтилляции. При его использовании полученный из образца углеродсодержащий газ превращают в жидкость, которую можно хранить и исследовать в небольшом стеклянном сосуде. В жидкость добавляют специальное вещество – сцинтиллятор, – которое заряжается энергией электронов, высвобождающихся при распаде радионуклидов 14С. Сцинтиллятор почти сразу испускает накопленную энергию в виде вспышек световых волн. Свет можно улавливать с помощью фотоумножительной трубки. В сцинтилляционном счетчике имеются две такие трубки. Ложный сигнал можно выявить и исключить, поскольку он послан лишь одной трубкой. Современные сцинтилляционные счетчики характеризуются очень низким, почти нулевым, фоновым излучением, что позволяет датировать с высокой точностью образцы возрастом до 50 000 лет.

Сцинтилляционный метод требует тщательной подготовки образцов, поскольку углерод должен быть превращен в бензол. Процесс начинается с реакции между диоксидом углерода и расплавленным литием, в результате которой образуется карбид лития. В карбид понемногу добавляют воду, и он растворяется, выделяя ацетилен. Этот газ, содержащий весь углерод образца, под действием катализатора превращается в прозрачную жидкость – бензол. Следующая цепочка химических формул показывает, как углерод в этом процессе переходит из одного соединения в другое:

Все определения возраста, полученные на основе лабораторного измерения содержания 14С, называют радиоуглеродными датами. Они приводятся в количестве лет до наших дней (ВР), а за момент отсчета принимается круглая современная дата (1950 или 2000). Радиоуглеродные даты всегда приводят с указанием возможной статистической ошибки (например, 1760 ± 40 до ВР).

Применение

Обычно для установления возраста события применяют несколько методов, особенно если речь идет о сравнительно недавнем событии. Возраст крупного, хорошо сохранившегося образца может быть установлен с точностью до десяти лет, но для неоднократного анализа образца требуется несколько суток. Обычно результат получают с точностью 1% от определяемого возраста.

Значение радиоуглеродного датирования особенно возрастает в случае отсутствия каких-либо исторических данных. В Европе, Африке и Азии ранние следы первобытного человека выходят за пределы времени, поддающегося радиоуглеродному датированию, т.е. оказываются старше 50 000 лет. Однако в рамки радиоуглеродного датирования попадают начальные этапы организации общества и первые постоянные поселения, а также возникновение древнейших городов и государств.

Радиоуглеродное датирование оказалось особенно успешным при разработке хронологической шкалы многих древних культур. Благодаря этому теперь возможно сравнивать ход развития культур и общества и устанавливать, какие группы людей первыми освоили те или иные орудия труда, создали новый тип поселений либо проложили новый торговый путь.

Определение возраста по радиоуглероду приобрело универсальный характер. После образования в верхних слоях атмосферы радионуклиды 14С проникают в разные среды. Воздушные потоки и турбулентность в нижних слоях атмосферы обеспечивают глобальное распространение радиоуглерода. Проходя в воздушных потоках над океаном, 14С попадает сначала в поверхностный слой воды, а затем проникает и в глубинные слои. Над материками дождь и снег приносят 14С на земную поверхность, где он постепенно накапливается в реках и озерах, а также в ледниках, где может сохраняться на протяжении тысячелетий. Изучение концентрации радиоуглерода в этих средах пополняет наши знания о кругообороте воды в Мировом океане и о климате прошлых эпох, включая последний ледниковый период. Радиоуглеродный анализ остатков деревьев, поваленных наступавшим ледником, показал, что самый последний холодный период на Земле завершился примерно 11 000 лет назад.

Растения ежегодно усваивают диоксид углерода из атмосферы в период вегетации, и изотопы 12С, 13С и 14С присутствуют в клетках растений примерно в той же пропорции, в какой они представлены в атмосфере. Атомы 12С и 13С содержатся в атмосфере в почти постоянной пропорции, но количество изотопа 14С колеблется в зависимости от интенсивности его образования. Слои годового прироста, называемые древесными кольцами, отражают эти различия. Непрерывная последовательность годовых колец одного дерева может охватывать 500 лет у дуба и более 2000 лет у секвойи и остистой сосны. В аридных горных районах на северо-западе США и в торфяных болотах Ирландии и Германии были обнаружены горизонты со стволами мертвых деревьев разных возрастов. Эти находки позволяют объединить сведения о колебаниях концентрации 14С в атмосфере на протяжении почти 10 000 лет. Правильность определения возраста образцов в ходе лабораторных исследований зависит от знания концентрации 14С во время жизни организма. Для последних 10 000 лет такие данные собраны и обычно представляются в виде калибровочной кривой, показывающей разницу между уровнем атмосферного 14С в 1950 и в прошлом. Расхождение между радиоуглеродной и калиброванной датами не превышает ± 150 лет для интервала между 1950 н.э. и 500 до н.э. Для более древних времен это расхождение увеличивается и при радиоуглеродном возрасте в 6000 лет достигает 800 лет.

Литература:
Либби В.Ф. Определение возраста по радиоуглероду. – В сб.: Изотопы в геологии. М., 1954
Ранкама К. Изотопы в геологии. М., 1956
Серебрянный Л.Р. Радиоуглеродный метод и его применение для изучения палеографии четвертичного периода. М., 1961
Старик И.Е. Ядерная геохронология. Л., 1961
Серебрянный Л.Р. Применение радиоуглеродного метода в четвертичной геологии. М., 1965
Ильвес Э.О., Лийва А.А., Пуннинг Я.-М.К. Радиоуглеродный метод и его применение в четвертичной геологии и археологии. Таллин, 1977
Арсланов Х.А. Радиоуглерод: геохимия и геохронология. Л., 1987

Радиоуглеродный метод, разработанный более 60 лет назад и отмеченный Нобелевской премией, первоначально использовался для определения возраста археологических и геологических объектов, но вскоре сфера его применения существенно расширилась. Метод доказал свою универсальность и с большим успехом продолжает применяться в науке, технике, медицине и других областях человеческой деятельности.

Радиоуглеродный метод оказывает существенное влияние на развитие разных областей науки - от ядерной физики до криминалистики, но в первую очередь геологии и археологии. В марте 1949 г. была опубликована статья, в которой обосновывался принцип работы данного метода . Его авторы - учёные из Университета Чикаго (США) Уиллард Ф. Либби, Эрнст С. Андерсон и Джеймс Р. Арнольд - показали, что могут определить возраст геологических или исторических событий, которые имели место не только сотни и первые тысячи лет назад, но и вплоть до 40-50 тыс. лет назад. При этом предложенный метод обладал достаточно высокой точностью и был совершенно независим от других технологий, применявшихся в то время в науках о Земле и в археологии. Можно без преувеличения сказать, что радиоуглеродный метод произвёл подлинную революцию в представлениях о времени в научном знании. Признанием важности этого открытия явилось присуждение У.Ф. Либби в 1960 г. Нобелевской премии по химии.

В данной статье даётся краткая информация об открытии и становлении метода, его физических основах; затем следует обзор применения радиоуглеродного метода в различных областях науки и технологий, его влияния на систему научных знаний XX в. в целом. Существует обширная литература, посвящённая радиоуглеродному методу (см., например: ), поэтому в статье автор ссылается лишь на самые общие и исчерпывающие источники.

Сразу после первых работ У.Ф. Либби и его коллег Американская антропологическая ассоциация и Геологическое общество США создали специальную комиссию для оценки первых результатов радиоуглеродного датирования, которая в 1951 г. пришла к выводу о надёжности полученных данных и их соответствии существующей научной парадигме. Научное сообщество с энтузиазмом восприняло новый исследовательский подход и стало активно использовать его при изучении прошлого Земли и человечества; на многие годы метод стал ведущим в определении возраста тех или иных объектов. С середины 1950-х годов радиоуглеродный метод распространился по всему миру.

Были у нового метода и противники. Так, археологи В. Милойчич и С. Яманоучи считали, что радиоуглеродные даты доисторических памятников Европы и Японии слишком удревнены, однако развитие археологических знаний в этих регионах подтвердило правильность радиоуглеродного метода . Одновременно с накоплением фактического материала, то есть радиоуглеродных дат, шло постоянное совершенствование методических основ, заложенных основоположниками метода, и к концу 1970-х годов были сформулированы базовые положения радиоуглеродного метода с учётом новых данных .

Основы радиоуглеродного метода

В природной среде Земли химический элемент углерод состоит из трёх изотопов: двух стабильных – 12 С и 13 С и одного радиоактивного – 14 С, или радиоуглерода. Изотоп 14 С постоянно образуется в стратосфере Земли в результате бомбардировки атомов азота нейтронами, входящими в состав космических лучей (рис. 1, уровень «образование»). В течение нескольких лет «новорождённый» 14 С наряду со стабильными изотопами 12 С и 13 С попадает в кругооборот углерода Земли в атмосфере, биосфере и гидросфере (см. рис. 1, уровень «распределение»). Пока организм находится в состоянии обмена веществ с окружающей его средой (например, дерево получает углерод в виде углекислого газа из атмосферы в результате фотосинтеза), содержание 14 С в нём остаётся постоянным и находится в равновесии с концентрацией данного изотопа в атмосфере. Когда организм отмирает, обмен углеродом с внешней средой прекращается; содержание радиоактивного изотопа начинает уменьшаться, так как уже нет притока «свежего» 14 С извне (см. рис. 1, уровень «распад»). Радиоактивный распад любого элемента происходит с постоянной скоростью, которая весьма точно определена. Так, для изотопа 14 С период полураспада составляет около 5730 лет. Следовательно, зная изначальное количество 14 С в организме по отношению к стабильным изотопам 12 С и 13 С в состоянии равновесия (когда организм жив) и содержание 14 С в ископаемых остатках, можно установить, сколько времени прошло с момента смерти углеродсодержащей субстанции. Такова суть модели, созданной У.Ф. Либби с соавторами. Несмотря на то, что в своём развитии радиоуглеродный метод прошёл через ряд значительных обновлений, по выражению К. Ренфрю – «революций» , его основы, заложенные в 1949 г., остаются неизменными по сей день .

Иными словами, находя в природе и на поселениях древнего человека остатки растений и животных, а также некоторые другие вещества, содержащие углерод, можно с помощью радиоуглеродного метода определить, сколько времени прошло с момента прекращения жизни организма, то есть установить возраст данных объектов. А это, в свою очередь, значит, что можно ответить на извечный вопрос геологов и археологов: как давно существовал данный организм или древнее поселение? Радиоуглеродный метод позволяет установить возраст углеродсодержащих веществ вплоть до 47 000 14 С лет, что соответствует астрономическому возрасту около 50 000 лет .

Известно, что химический элемент углерод входит в состав практически всей живой материи, а также во многие вещества из разряда неживых (то есть созданных без участия живых организмов). Таким образом, радиоуглеродный метод поистине универсален. С его помощью определяется возраст целого ряда объектов, которые можно условно разделить на следующие группы: «геологические» – карбонатные осадки океанов и пресноводных водоёмов, ледяные керны, метеориты; «биологические» – древесина и древесный уголь, семена, плоды и веточки растений, торф, почвенный гумус, пыльцевые зёрна, остатки насекомых и рыб, кости, рога, бивни, зубы, волосы, кожа и шкура позвоночных животных и человека, копролиты; «антропогенные» – жжёные кости, керамика, кричный металл, пригоревшие остатки пищи, следы крови на древних орудиях, ткани, папирус, пергамент и бумага. В некоторых случаях, например, для изучения колебаний содержания 14 С в зависимости от солнечной активности, измеряется его активность в таких «экзотических» объектах, как вина, виски и коньяки.

Радиоуглеродные лаборатории и их аппаратура

Первым коллективом, начавшим разрабатывать радиоуглеродный метод, была группа У.Ф. Либби в Чикаго. С начала 1950-х годов количество лабораторий в США, Канаде, Европе и Японии намного выросло, и в конце 1970-х их было уже более 100 (рис. 2: по , с дополнениями); в настоящее время их насчитывается около 140 на всех континентах. Всего в мире во второй половине XX в. работало 250 установок измерения содержания 14 С. В конце 1970-х годов появились первые лаборатории, использующие ускорительную масс-спектрометрию (УМС), сейчас их уже 40. Список радиоуглеродных лабораторий регулярно обновляется и публикуется в главном издании по данной тематике – международном журнале «Radiocarbon» (в открытом доступе: www.radiocarbon.org).

Первая радиоуглеродная лаборатория в нашей стране была организована в 1956 г. при Радиевом институте АН СССР и Ленинградском отделении Института археологии АН СССР (ныне Институт истории материальной культуры РАН); вдохновителями её создания были И.Е. Старик и С.И. Руденко.

В настоящее время в России реально работают 7 лабораторий : в Москве – в Геологическом институте РАН, Институте географии РАН, Институте проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН; в Санкт-Петербурге – в Институте истории материальной культуры РАН, Санкт-Петербургском государственном университете и ВСЕГЕИ; в Новосибирске – в Институте геологии и минералогии СО РАН.

Для проведения радиоуглеродных исследований потребовались сложные приборы, создание которых было важнейшей частью становления метода. К ним относятся: сеточно-стенной счётчик Гейгера-Мюллера с твёрдым углеродом как носителем 14 С (У.Ф. Либби, конец 1940-х годов); пропорциональный газовый счётчик (используется с 1950-х годов); жидкостно-сцинтилляционный счётчик – наиболее распространённый сегодня тип прибора (используется с 1960-х годов); ускорительный масс-спектрометр.

УМС-аппаратура – самая высокотехнологичная, сложная и дорогостоящая. Несмотря на это, число УМС-лабораторий в мире непрерывно растёт. На рисунке 3 – УМС-установка Университета Аризоны с рабочим напряжением 3 млн. эВ . Вкратце принцип её работы (рис. 3, а) можно описать следующим образом: отрицательные ионы углерода С? (включающие и изотоп 14 С), получаемые в ионном источнике (рис. 3, б), разгоняются в ускорительном танке (рис. 3, в) и поступают на измерение их количества в детекторе (рис. 3, г). После этого можно установить число атомов 14 С в образце и, зная их изначальное количество (измеренное для «современных» образцов различных материалов), определить возраст очень небольших образцов (вплоть до 0.1 мг углерода и менее). Данный метод обладает одним несомненным преимуществом: для получения радиоуглеродной даты необходимо примерно в 1000 раз меньше углерода, чем при использовании «традиционных» жидкостно-сцинтилляционного и пропорционального газового методов; в остальном (нижняя граница чувствительности, требования к отбору образцов, их подготовка и др.) метод УМС мало чем от них отличается.

Применение радиоуглеродного метода

Археология и четвертичная геология были и остаются главными областями использования радиоуглеродного метода. В археологии применение независимого способа определения возраста стало поистине революционным и в значительной степени изменило существовавшие археологические концепции . Проводить серьёзные археологические работы без применения радиоуглеродного датирования в настоящее время невозможно . Теперь наряду с анализом «рутинных» объектов, к которым можно отнести древесину, древесный уголь и кости, всё чаще проводится определение возраста (в основном методом УМС) таких непригодных в недалёком прошлом материалов, как отдельные семена и плоды растений, текстиль, жирные кислоты (липиды) в древней керамике и сама керамика, остатки крови на каменных орудиях, наскальная живопись. Общее количество полученных радиоуглеродным методом дат для археологических памятников в мире составляет сегодня, видимо, несколько сотен тысяч ; к началу 1960-х было не более 2400 .

Результаты использования радиоуглеродного метода в археологии Старого и Нового Света обобщены в сводных работах . Из наиболее интересных и важных примеров можно назвать датирование Туринской плащаницы , рукописей Мёртвого моря , наскальных рисунков в пещерах Франции и Испании , древнейших в мире стоянок с керамикой и земледелием . Широкие возможности открыл радиоуглеродный метод археологам и дендрохронологам, которые теперь могут «привязать» свои данные к абсолютной шкале времени с помощью так называемого «сопоставления флуктуаций». В данном случае флуктуации есть резкие изменения содержания изотопа 14 С в течение последних 10–12 тыс. лет, которые могут быть идентифицированы и сопоставлены с зафиксированными на международно признанной кривой пиками .

В датировании древних памятников не обошлось без разоблачения подделок. Ещё на заре радиоуглеродного метода один из первых образцов, предположительно из Древнего Египта, оказался современной копией . Хрестоматийным примером является датирование пилтдаунского «человека» из Англии (ожидаемый возраст – не менее 75 000 лет, реальный – 500–600 лет) и остатков «Ноева ковчега» на горе Арарат (их возраст составил всего 1200–1400 лет, а не как минимум 5000 лет согласно библейской хронологии) .

В четвертичной геологии и палеогеографии радиоуглеродный метод применяется так же широко, как и в археологии. С его помощью установлены хронологические параметры основных тёплых и холодных эпох за последние 40–50 тыс. лет , особенно для последних 10 тыс. лет (эпоха голоцена) (см., например: ). Литература по применению радиоуглеродного метода в геологии чрезвычайно обширна (см., например: ), поэтому остановимся лишь на некоторых примерах: геохронология второй половины позднего плейстоцена Сибири , датирование извержений вулканов Камчатки ; хронология ледникового века северо-запада Европейской России и севера Евразии в целом .

Радиоуглеродный метод стал важнейшим инструментом в изучении процесса вымирания крупных млекопитающих (так называемой мегафауны) в конце новейшего геологического периода – плейстоцена (от 2.6 млн. до 10 тыс. лет назад). На основе массового радиоуглеродного датирования ископаемых остатков мамонтов, шерстистых носорогов и ряда других видов животных удалось установить время и место их окончательного вымирания . Одним из важнейших достижений стало определение возраста костей и бивней мамонтов о. Врангеля (Северо-Восточная Сибирь): останки оказались удивительно «молодыми» – от 9000 до 3700 лет назад ; на сегодня это самые поздние мамонты на Земле. Не менее интересны результаты радиоуглеродного датирования костей ископаемого гигантского оленя с рогами размахом до 4 м: его последние представители обитали на Южном Урале и в Зауралье вплоть до 6900 лет назад . В последнее время c помощью прямого УМС-датирования скорлупы яиц азиатского страуса получены данные о его существовании в Восточной и Центральной Азии до 8000 лет назад .

Широко используется радиоуглеродный метод в геофизике, океанологии, биологии, медицине и многих других науках. Измерения содержания 14 С в морской воде прочно вошли в практику океанологических исследований (это позволяет выявить закономерности циркуляции вод Мирового океана) и в изучение грунтовых вод суши и минеральных источников. Динамично развивающимся направлением можно назвать исследование содержания 14 С в таких объектах, как метеориты и ледники . Радиоуглеродный метод помогает в изучении астрофизических явлений – колебаний солнечной активности, взрывов сверхновых звёзд и др. .

Большую роль играет измерение активности изотопа 14 С в исследованиях, связанных с «техногенным» радиоуглеродом. Как известно, во второй половине 1950-х годов в связи с началом испытаний водородных бомб в атмосфере произошло образование «искусственного» 14 С в результате испускания большого количества свободных нейтронов в момент ядерного взрыва (см. рис. 1, уровень «образование»), и природный фон был сильно нарушен. К 1965 г. содержание изотопа 14 С превысило его «добомбовое», то есть фоновое, количество почти в 2 раза – 190% по отношению к уровню 1950 г. (рис. 4) и даже сегодня всё ещё не вернулось к исходному состоянию. Сейчас активность 14 С составляет около 105–110% от таковой в 1950 г. , появился даже термин «послебомбовый 14 С». Однако нет худа без добра: данное явление широко используется для определения времени гибели молодых (не старше 40–50 лет) организмов ; иногда с помощью такого подхода удаётся разоблачить подделки древних человеческих мумий . На феномене искусственного обогащения атмосферы 14 С в 1950–1960-е годы построены многие биомедицинские исследования, где изотоп 14 С является своеобразной «меткой» (см., например: ). С помощью измерения активности 14 С проводятся исследования загрязнения природной среды радионуклидами, выделяемыми при производстве топлива для атомной промышленности. И уж совсем «экзотическим» можно назвать использование радиоуглеродного метода в криминалистике – для выявления торговли слоновой костью (животные, убитые после 1955–1960 гг., имеют высокое «послебомбовое» содержание 14 С в бивнях) и контрабанды наркотиков (также на основе «послебомбового» эффекта) . Поистине, сферы применения этого метода почти безграничны!

Одним из направлений радиоуглеродных исследований, важным для всех наук, в 1960–2000-х годах стала калибровка 14 С-дат . Необходимость калибровки вызвана тем обстоятельством, что количество изотопа 14 С в атмосфере, гидросфере и биосфере не оставалось постоянным (как полагали поначалу У.Ф. Либби и его коллеги), а изменялось под воздействием ряда внешних условий, главное из которых – колебания в недавнем геологическом прошлом активности космических лучей, продуцирующих радиоуглерод (см. рис. 1). Следовательно, зависимость между 14 С и календарным возрастом не является линейной. Влияние этого фактора, осложняющего перевод радиоуглеродного возраста в астрономические (календарные) даты, в настоящее время преодолено для отрезка времени от наших дней до 20 000 лет назад; успешно ведутся работы по составлению графиков пересчёта 14 С-дат в календарные вплоть до предела чувствительности радиоуглеродного метода (около 45 000–50 000 14 С лет) .

Перспективы радиоуглеродного метода

Имеется много примеров влияния 14 С-метода на развитие научного знания и пересмотр ряда положений. Так, именно на основании результатов 14 С-датирования разрезов позднеплейстоценовых и голоценовых отложений удалось построить надёжную хронологическую основу для истории климата и природной среды Земли в целом, что крайне важно при прогнозировании климатических изменений в будущем.

Яркой иллюстрацией влияния радиоуглеродного метода на современные науку и культуру является определение возраста одной из самых известных христианских реликвий – Туринской плащаницы (которая, по преданию, служила погребальным покровом Иисуса Христа). Он оказался равен около 690 14 С лет, что соответствует 1260–1390 гг. н.э. . Очевидно, что в этом случае Туринская плащаница не имеет ничего общего с эпохой жизни Христа, которая, по библейской хронологии, датируется около 1–35 гг. н.э. Критика вывода о «молодом возрасте» плащаницы (с попыткой его опровергнуть) была предпринята группой Д.А. Кузнецова , однако детальное изучение описанных ими процессов не нашло подтверждения . Таким образом, результаты датирования Туринской плащаницы можно рассматривать как научно достоверные, а необходимость подтверждения или уточнения с помощью радиоуглеродного метода возраста важных объектов искусства, истории и религии (картины, гравюры, рукописи, плащаницы, кости и мощи святых и т.п.) стала после этого очевидной .

Другой весьма показательный пример – прямое определение возраста древних людей путём 14 С-датирования их костей. Предпринятые за последние 15–20 лет в этом направлении работы с остатками неандертальцев (Homo neanderthalensis) и людей современного типа (Homo sapiens sapiens) в Европе, Северной Америке и Азии показали, что в ряде случаев возраст костей гораздо «моложе» того, который был получен по археологическим или антропологическим данным . Тем не менее для большинства объектов полученные 14 С-даты вполне совпадают с ожидаемыми результатами.

Открытость и свободный доступ к информации – один из основных принципов работы сообщества специалистов, использующих 14 С-метод. Так, постоянно проводятся межлабораторные сверки радиоуглеродного возраста специально отобранных образцов. Идёт работа по совершенствованию процедуры калибровки 14 С-дат, которая зависит прежде всего от степени достоверности исходных данных. В последние годы получены результаты, которые позволяют надеяться, что вскоре будет возможна надёжная калибровка 14 С-дат вплоть до 50 000 лет назад.

В ближайшее время наиболее перспективным станет использование небольших УМС-установок, требования к эксплуатации которых не такие жёсткие, как для машин с рабочим напряжением 3–6 млн. эВ, а возможности компактного по размерам оборудования весьма велики. Немаловажным фактором оказывается и цена таких небольших (рабочее напряжение 200–500 тыс. эВ) приборов, она в несколько раз ниже стоимости крупных установок. Таким образом, расширяются возможности датировать напрямую очень малые или ценные объекты – произведения искусства, кости палеолитических людей и т.п., список объектов постоянно пополняется. Так, в последние годы УМС-методом устанавливают возраст кальцинированных костей из погребений по обряду кремации ; такие «поля погребений» распространены в Европе и Сибири. К приоритетным направлениям относится и исследование вариаций содержаний изотопа 14 С в атмосфере вплоть до 50 000 лет назад на основе изучения озёрных ленточных отложений (с годичной слоистостью). Это, в частности, позволит проводить корреляцию природных и культурных событий не только для недавнего прошлого человечества, но и для всего позднего палеолита (до 35 000– 40 000 лет назад). Один из наиболее важных аспектов охраны окружающей среды – мониторинг радиоактивного загрязнения – в настоящее время немыслим без измерения активности изотопа 14 С в различных природных и техногенных объектах.

Большой научный и практический потенциал применения радиоуглеродного метода, вероятно, не будет исчерпан и в XXI в. Являясь одним из наиболее универсальных и точных способов определения геологического и археологического возраста, а также будучи чувствительным индикатором загрязнения природной среды радиоактивными материалами и другими углеродсодержащими веществами, радиоуглеродный метод сегодня востребован в самых различных сферах фундаментальной науки и прикладных исследований. Это лишний раз подтверждает прозорливость У.Ф. Либби и его учеников – основоположников нового научного направления.

Первая публикация: Вестник Российской Академии Наук, 2011, том 81, № 2, с. 127–133

Литература:

1. Libby W.F., Anderson E.C., Arnold J.R. Age determination by radiocarbon content: world-wide assay of natural radiocarbon // Science. 1949. V. 109. № 2827. P. 227–228.

2. Вагнер Г.А. Научные методы датирования в геологии, археологии и истории. М.: Техносфера, 2006.

3. Taylor R.E. Radiocarbon dating // Handbook of Archaeological Science. Chichester: John Wiley & Sons, 2001. P. 23–34.

4. Kuzmin Y.V. Radiocarbon and Old World archaeology: shaping a chronological framework // Radiocarbon. 2009. V. 51. № 1. P. 149–172.

5. Stuiver M., Polach H. Discussion: reporting of 14C data // Radiocarbon. 1977. V. 19. № 3. P. 355–363.

6. Арсланов Х.А. Радиоуглерод: геохимия и геохронология. Л.: Изд-во ЛГУ, 1987.

7. Дергачёв В.А., Векслер В.С. Применение радиоуглеродного метода для изучения природной среды прошлого. Л.: Изд-во ФТИ АН СССР, 1991.

8. IntCal09: Calibration Issue / Ed. Reimer P.J. // Radiocarbon. 2009. V. 51. № 4. P. 1111–1186.

9. Waterbolk H.T. Archaeology and radiocarbon dating 1948–1998: a golden alliance // M?moires de la Societ? Pr?historique Fran?aise. 1999. T. 26. P. 11–17.

10. Jull A.J.T. AMS method // Encyclopedia of Quaternary Science. V. 4. Amsterdam: Elsevier B.V., 2007. P. 2911–2918.

11. Taylor R.E. Six decades of radiocarbon dating in New World archaeology // Radiocarbon. 2009. V. 51. № 1. P. 173–211.

12. Radiocarbon after Four Decades: An Interdisciplinary Perspective / Eds. Taylor R.E., Long A., Kra R.S. New York?Berlin?Heidelberg: Springer-Verlag, 1992.

13. Damon P.E., Donahue D.J., Gore B.H. et al. Radiocarbon dating of the Shroud of Turin // Nature. 1989. V. 337. № 6208. P. 611–615.

14. Jull A.J.T., Donahue D.J., Broshi M., Tov E. Radiocarbon dating of scrolls and linen fragments from the Judean Desert // Radiocarbon. 1995. V. 37. № 1. P. 11–19.

15. Valladas H., Tisn?rat-Laborde N., Cachier H. еt al. Radiocarbon AMS dates for Paleolithic cave paintings // Radiocarbon. 2001. V. 43. № 2B. P. 977–986.

16. Кузьмин Я.В. Возникновение древнейшей керамики в Восточной Азии (геоархеологический аспект) // Российская археология. 2004. № 2.

17. Hillman G., Hedges R., Moore A., Colledge S., Pettitt P. New evidence of Lateglacial cereal cultivation at Abu Hureyra on the Euphrates // The Holocene. 2001. V. 11. № 4. P. 383–393.

18. Хотинский Н.А. Голоцен Северной Евразии. Опыт трансконтинентальной корреляции этапов развития растительности и климата. М.: Наука, 1977.

19. Encyclopedia of Quaternary Science / Ed. Elias S.A. V. 1–4. Amsterdam: Elsevier B.V., 2007.

20. Кинд Н.В. Геохронология позднего антропогена по изотопным данным. М.: Наука, 1974.

21. Ложкин А.В. Радиоуглеродное датирование в геохронологических и палеогеографических исследованиях на Северо-Востоке СССР // Региональная геохронология Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск: Наука, 1987.

22. Базанова Л.И., Брайцева О.А., Мелекесцев И.В., Сулержицкий Л.Д. Катастрофические извержения Авачинского вулкана (Камчатка) в голоцене: хронология, динамика, геолого-геоморфологический и экологический эффекты, долгосрочный прогноз // Вулканология и сейсмология. 2004. № 6.

23. Svendsen J.I., Alexanderson H., Astakhov V.I. et al. Late Quaternary ice sheet history of northern Eurasia // Quaternary Science Reviews. 2004. V. 23. № 11–13. P. 1229–1271.

24. Kuzmin Y.V. The extinction of woolly mammoth (Mammuthus primigenius) and woolly rhinoceros (Coelodonta antiquitatis) in Eurasia: review of chronological and environmental issues // Boreas. 2010. V. 39. № 2. P. 247?261.

25. Вартанян С.Л. Остров Врангеля в конце четвертичного периода: геология и палеогеография. СПб.: Изд-во Ивана Лимбаха, 2007.

26. Stuart A.J., Kosintsev P.A., Higham T.F.G., Lister A.M. Pleistocene to Holocene extinction dynamics in giant deer and woolly mammoth // Nature. 2004. V. 431. № 7009. P. 684–689.

27. Janz L., Elston R.G., Burr G.S. Dating North Asian surface assemblages with ostrich eggshell: implications for palaeoecology and extirpation // Journ. of Archaeological Science. 2009. V. 36. № 9. P. 1982– 1989.

28. Wild E., Golser R., Hille P. et al. First 14C results from archaeological and forensic studies at the Vienna Environmental Research Accelerator // Radiocarbon. 1998. V. 40. № 1. P. 273–281.

29. Geyh M.A. Bomb radiocarbon dating of animal tissues and hair // Radiocarbon. 2001. V. 43. № 2B. P. 723– 730.

30. Kretschmer W., von Grundherr K., Kritzler K. et al. The mystery of the Persian mummy: original or fake? // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B. 2004. V. 223–224. P. 672–675.

31. Zoppi U., Skopec Z., Skopec J. et al. Forensic applications of 14C bomb-pulse dating // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B. 2004. V. 223– 224. P. 770–775.

32. Kouznetsov D.A., Ivanov A.A., Veletsky P.R. Effects of fi res and biofractionation of carbon isotopes on results of radiocarbon dating of old textiles: the Shroud of Turin // Journ. of Archaeological Science. 1996. V. 23. № 1. P. 109–121.

33. Jull A.J.T., Donahue D.J., Damon P.E. Factors affecting the apparent radiocarbon age of textiles: a comment on «Effects of fi res and biofractionation of carbon isotopes on results of radiocarbon dating of old textiles: the Shroud of Turin», by D.A. Kouznetsov et al. // Journ. of Archeological Science. 1996. V. 23. № 1. P. 157–160.

34. Van Strydonck M., Boudin M., De Mulder G. 14C dating of cremated bones: the issue of sample contamination // Radiocarbon. 2009. V. 51. № 2. P. 553–568.

Изменение атмосферной концентрации изотопа 14 C, вызванное ядерными испытаниями. Синяя линия обозначает естественную концентрацию

Радиоуглеродный метод абсолютной геохронологии применяется для датирования новейших отложений (до 60-80 тыс. лет) с высоким содержанием органического материала, биологических останков, предметов и материалов биологического происхождения путём измерения соотношения содержания в материале радиоактивного изотопа углерода 14 С. Предложен Уиллардом Либби в 1946 году, получившим позднее за этот метод Нобелевскую премию по химии в 1960 году.

Радиоактивный 14 C испытывает бета-распад с периодом полураспада 5730±40 лет. Зная исходное соотношение содержания изотопов в организме и измерив их текущее соотношение в образце, можно определить, сколько углерода-14 распалось и, таким образом, установить время, прошедшее с момента гибели организма.

Концентрация радиоуглерода (Δ 14 С - отклонение от уровня международного стандарта радиоуглерода) в образцах долгоживущих деревьев известного возраста, измеренная с высокой точностью в блоках древесины по 10-летиям за 4500 лет.

Изначально предполагалось, что соотношение изотопов углерода в атмосфере во времени и пространстве не меняется, а содержание изотопов в живых организмах в точности соответствует текущему состоянию атмосферы. На самом деле, содержание изотопа 14 C зависит от радиационной обстановки, которая меняется во времени из-за колебания уровня солнечной радиации, и в пространстве, вследствие неодинакового распространения радиоактивных веществ на поверхности Земли и событий, связанных с радиоактивными отходами и испытаниями ядерного оружия (например, в настоящее время в образование изотопа 14 C до сих пор вносят свой вклад радиоактивные материалы, которые образовались и были рассеяны при испытаниях ядерного оружия в атмосфере в середине XX века). Соотношение 14 C/ 12 C зависит и от общей концентрации СO 2 в атмосфере, которая также не является постоянной. Все эти естественные колебания, однако, не очень велики по амплитуде и с определенной степенью точности могут быть учтены. Таким образом, полученный в результате радиоуглеродный возраст до процедуры калибровки не является абсолютным. Детальными исследованиями получена калибровочная кривая , позволяющая переводить радиоуглеродные годы в абсолютные .

На сегодняшний день на историческом интервале (от десятков лет до 60-70 тысяч лет) радиоуглеродный метод можно считать достаточно надёжным и качественно откалиброванным независимым методом датирования предметов органического происхождения. Единственной его проблемой является загрязнение образцов посторонним углеродом.

Технология датирования

Радиоуглеродным методом датируются почвы, торфы, угли, раковины моллюсков, кости и другие объекты органического происхождения.

Количество изотопа 14 C может быть получено непосредственно из образца при помощи масс-спектроскопии, выявляющий все атомы массой 14, при этом могут использоваться крайне малые навески (до 1 мг). Специальный фильтр позволяет отличить 14 C и 14 N. Этот метод также называется AMC-датировкой. Он требует сложных высокочувствительных приборов, которыми обладает мало лабораторий и институтов.

Традиционный радиоуглеродный метод требует длительной подготовки образцов. В первую очередь, образец должен быть очищен от более молодых (например, корни деревьев) или более древних (обломки карбонатных пород и др.) источников углерода. Также образец промывается кислотным или щелочным раствором для удаления посторонних источников углерода, попавших в образец. Из костей путем разложения в HCl выделяется коллагеновая фракция, датировка по которой считается наиболее точной, т.к. карбонаты кости могут замещаться на более молодые при захоронении.

Наиболее точными являются датировки метода жидкостной сцинтилляции измерения активности 14 С. Для этого метода из образца получают бензол (C 6 H 6). В бензол добавляют специальное вещество – сцинтиллятор, – которое заряжается энергией электронов, высвобождающихся при распаде 14 С. Сцинтиллятор почти сразу испускает накопленную энергию в виде фотонов света. Свет можно улавливать с помощью фотоумножительной трубки. В сцинтилляционном счетчике имеются две такие трубки. Ложный сигнал можно выявить и исключить, как посланный лишь одной трубкой. Для изоляции счетчиков от фонового излучения, их помещают в свинцовый кожух, толщиной несколько сантиметров.