Илья Леенсон - Удивительная химия

Но если образец — уникальное изделие, например, старая картина, то, конечно, никому бы не пришло в голову сжечь значительную ее часть, чтобы установить возраст, хотя теоретически это возможно (картины писали на холсте, а холст сделан из растительных волокон).

Трудности возникали и в тех случаях, когда возраст образца превышал несколько десятков тысяч лет; в них так мало осталось атомов 14С, что их трудно с достаточной точностью определить даже с помощью лучших счетчиков. Проблемы возникают и со слишком «молодыми» образцами, содержание радиоуглерода в которых мало отличается от состава современных образцов.

Разработка в 1970-е годы нового метода определения радиоуглерода с использованием ускорителя ионов позволила увеличить чувствительность измерений более чем в 1000 раз. Метод основан на превращении атомов углерода-14 в пучок ионов, который с помощью электрических и магнитных полей отделяется от всех других атомов, что и позволяет с высокой точностью измерять число атомов 14С. Теперь вместо десятков граммов для анализа достаточно всего нескольких миллиграммов, а иногда и долей миллиграмма образца.

При разработке радиоуглеродного метода ученым пришлось столкнуться и с другими трудностями, часто довольно неожиданными. Так, для проверки и корректировки метода был проведен анализ годовых колец некоторых деревьев, возраст которых исчисляется тысячами лет (секвойя, остистая сосна и др.). Между годовыми кольцами обмен углеродом практически отсутствует, поэтому можно было ожидать закономерного снижения содержания 14С при движении от края ствола к его центру в точном соответствии с формулой радиоактивного распада. Однако выяснилось, что количество радиоуглерода в атмосфере не всегда было точно таким, как сейчас, — так что пришлось вводить специальные поправки. Массовые испытания ядерного оружия в 50— 60-е годы также изменили содержание 14С в воздухе.

Очень серьезную проблему представляет загрязнение анализируемого образца. При этом случайное попадание «старого» углерода (например, в виде мела) в «современный» не так опасно — ошибка в этом случае будет невелика. Но если в старый образец, в котором содержание радиоуглерода за время его существования уменьшилось, скажем, в 100 раз, попадет хотя бы 1 % примеси «современного» углерода, то общее количество 14С в образце удвоится, что приведет к очень большой ошибке в определении возраста. (Она будет равна Т 1/2, т. е. примерно 6 тысячам лет!) С подобными «загрязнениями» исследуемых объектов приходится иметь дело довольно часто. Например, когда в штате Орегон (США) при прокладке горной дороги нашли в пещере 300 пар древней обуви, археологи решили для лучшей сохранности покрыть их слоем шеллачного лака. К счастью, лака хватило только для 294 пар. Поэтому лишь оставшиеся шесть пар оказались пригодными для определения их возраста радиоуглеродным методом, так как в лаке есть «свежий» нуклид 14С, который смазал бы всю картину.

С еще одной загадкой ученые столкнулись, когда с помощью радиоуглеродного метода они попытались определить возраст травы, которая росла возле шоссе с оживленным движением. Получалось так, что траве… много тысяч лет! Разгадка оказалась довольно простой, но поучительной: придорожная трава усваивала углекислый газ, источником которого в значительной степени были выхлопные газы автомобилей. Эти газы выделялись при сгорании бензина, бензин же получают из нефти. А так как нефть образовалась миллионы лет назад, в ней нуклид 14С не сохранился. Вот почему содержание 14С в придорожной траве оказалось сильно заниженным.

Радиоуглеродный метод проверялся на образцах, возраст которых был достоверно известен — по историко-археологическим данным. Это были, например, кусочки дерева из гробниц фараонов (от 3900 до 5600 лет назад) или из развалин Помпеи (2000 лет назад). Результаты измерений подтвердили точность радиоуглеродного метода.

В качестве последнего примера использования радиоуглеродного метода рассмотрим более подробно историю определения возраста знаменитой Туринской плащаницы — покрывала, в которое, согласно Евангелию, было завернуто после казни тело Христа и на котором якобы остался отпечаток его лица и тела.

В 1978 году в итальянском городе Турине была выставлена для всеобщего обозрения плащаница — льняное полотнище длиной 4,3 и шириной 1,1 м с пятнами, похожими на фигуру человека. Эта плащаница появилась во Франции в середине XIV века, много раз перевозилась из одной церкви в другую, в XVI веке побывала даже в пожаре, но была спасена, а последние 400 лет хранилась в Турине. С тех пор не угасали споры о ее подлинности. Еще в 1390 году папа Климент VII объявил плащаницу подделкой, тогда как папа Павел VI назвал ее в 1978 году самой важной реликвией в истории христианства.