Крис Терни - Terni_Kosti_skalyi_i_zvezdyi._Nauka_o_tom_kogda_chto_proizoshlo.395719

К концу 1940-х Либби и его коллегам удалось по­казать, что содержание радиоуглерода в атмосфере одинаково во всем мире и что 14С можно использо­вать для датирования любых органических веществ.

Рис. 3.1.Образование радиоуглерода и его распределение в окружающей среде

Вскоре они уже проводили первые независимые экс­перименты по определению возраста, измеряя оста­точное содержание радиоуглерода в образцах. Наука обрела метод радиоуглеродного анализа.

Ключевым для него является скорость, с которой распадается нестабильный атом, — от чего зависит период полураспада. В отличие от живых организмов, которым все чаще удается доживать до старости, ра­диоактивный изотоп может погибнуть в любой мо­мент. Это всего лишь вопрос вероятности. Период полураспада — время, за которое изначальное коли­чество изотопа уменьшится наполовину. У каждого конкретного изотопа оно свое: чем менее стабильна комбинация протонов и нейтронов, тем короче пери­од полураспада. Чтобы не рассуждать абстрактно, да­вайте проиллюстрируем принцип на вымышленном примере. Представьте, что у экспериментатора в ла­боратории имеется килограммовый образец радио­активного изотопа с периодом полураспада пять ми­нут. В первые пять минут образец начнет распадать­ся буквально на глазах: останется всего 500 грам­мов. Еще через пять минут от него останется лишь 250 граммов. Еще через пять минут — 125. За период полураспада количество действительно уменьшается ровно наполовину. Так будет продолжаться до тех пор, пока через 10 таких периодов от образца практически ничего не останется и измерять экспериментатору бу­дет нечего.

Из этого следует, что метод радиоуглеродного ана­лиза не позволяет проникнуть назад во времени даль­ше, чем на десять периодов полураспада. Чем длиннее период полураспада, тем более далекое прошлое под­властно методу датирования. Ценой огромных уси­лий ученые добиваются в лабораториях идеальной стерильности, сводя к минимуму возможные радио­активные загрязнения, чтобы можно было подвергнуть анализу даже самые крошечные и древние образцы. Для радиоуглеродного анализа диапазон составляет 40 000-60 000 лет, в зависимости от вида анализируе­мого материала и предела чувствительности лабора­торных приборов.

По результатам первоначальных измерений Либби установил, что период полураспада радиоуглерода со­ставляет чуть больше 5720 лет. Однако вслед за ним радиоуглеродом, который стал популярным пред­метом исследований в 1950-е, занялись другие уче­ные. Они определили период полураспада в 5568 лет, что отличалось от результатов, полученных Либби. Эта разница в 3% весьма существенна для конечной дати­ровки. Результаты Либби были признаны ошибочны­ми, и в качестве периода полураспада радиоуглерода приняли цифру 5568 лет.

К сожалению, теперь нам известно, что на самом деле этот период составляет 5730 лет (рис. 3.2) — практически в полном соответствии с результатами расчетов Либби. Однако, когда ошибку поняли, соч­ли, что исправлять ее уже поздно: слишком много проведено расчетов на основе ошибочной цифры. Поэтому — и по прихоти истории — пользуются по-прежнему периодом полураспада 5568 лет. В до­вершение путаницы и несправедливости он называ­ется «периодом полураспада по Либби». На практи­ке же, как мы скоро увидим, радиоуглеродный возраст нужно конвертировать в календарную систему изме­рения и тем самым корректировать разницу. К сча­стью, все лаборатории пользуются одним и тем же показателем для периода полураспада, поэтому пока нас интересует только радиоуглерод, полученные по­казатели возраста можно сравнивать между собой на­прямую.

Рис. 3.2.Кривая распада радиоуглерода

Примечание : Форма кривой одинакова для всех радиоактивных изотопов

В радиоуглеродном датировании принято не­сколько важных допущений: во-первых, приходит­ся исходить из того, что содержание 14С в атмосфере не менялось со временем; во-вторых, что содержание радиоуглерода в организмах живых существ одина­ково и совпадает с его концентрацией в атмосфере; в-третьих, что после смерти количество радиоуглеро­да в образце не увеличивается. В некоторых случаях, однако, эти допущения нарушаются, поэтому надо с осторожностью подходить и к измерениям, и к ин­терпретации результатов.

Чтобы определить возраст с помощью радиоугле­родного анализа, нужно выбрать какую-то точку от­счета, поскольку простое измерение количества 14С в образце нам ничего не даст. Радиоуглеродное дати­рование применяется уже более 50 лет. Если сегодня подвергнуть анализу крупное древнее семя, ранее уже датированное Либби, получится разница в 50 лет, с учетом совокупного распада с того времени. Однако растение, породившее это семя, могло существовать в какой-то один момент времени.