Сокровищница XXI века - Владислав Иванович Кузнецов

выделенный из изучаемого объекта, переводят в углекислый газ. Газом заполняют счетчик электронов, по своей конструкции ни в чем не отличающийся от первых счетчиков ядерных частиц, сконструированных Резерфордом и Гейгером. При распаде каждого атома радиоуглерода вылетает электрон, который и будет зарегистрирован счетчиком. К сожалению, приборы реагируют не только на распад атомов углерода-14. Чувствительный счетчик, если его оставить открытым на лабораторном столе, буквально захлебнется от потока частиц, не имеющих ничего общего с распадом атомов радиоуглерода. Счетчик атакуют космические пришельцы: мезоны, гамма-лучи, быстрые протоны. На их фоне невозможно заметить редкие импульсы радиоуглеродов. Поэтому счетчик окружают толстым — до полуметра — слоем железа. Но и в самом железе содержатся примеси радиоактивных атомов. Хотя этих атомов в железе немного, их излучение уменьшает точность измерений, особенно когда изучают предметы старше 10 тысяч лет. Приходится дополнительно защищать счетчик. На него надевают цилиндр, заполненный тщательно очищенной ртутью. Такая двойная шуба укрывает счетчик практически от всех излучений, за исключением мезонов. Мезоны слабо поглощаются веществом и проникают через любую защиту. Чтобы избавиться от мезонного фона, счетчик окружают вспомогательными счетчиками Гейгера. Мезон не может попасть в главный счетчик, минуя один из вспомогательных. Электронная аппаратура при прохождении мезона через главный счетчик одновременно регистрирует два импульса: импульс главного и одного из вспомогательных счетчиков. По этому признаку и исключают мезонный фон. Двойные импульсы не учитываются. Благодаря таким мерам удается определить возраст предметов, пролежавших в недрах Земли или на дне океана до 50 000 лет. Если из предмета можно извлечь большие количества углерода (для этого он должен быть достаточно велик) и на специальных установках по разделению изотопов выделенный углерод обогатить изотопом углерод-14, то возможности метода расширяются до 70 000 лет.

Во всех предыдущих рассуждениях подразумевалось, что концентрация радиоуглерода всегда (точнее— за отрезок времени, в котором применим радиоуглеродный метод) оставалась в атмосфере постоянной. Если бы по каким-то причинам скорость образования радиоуглерода в другие времена менялась, то и концентрация изотопа углерод-14 была бы переменной. Допустим, 10 тысяч лет назад в атмосфере было меньше радиоуглерода, чем в наши дни. Тогда в древних растениях первичная концентрация радиоуглерода была бы меньше, чем в современных. Число распадов на грамм углерода десятитысячелетних находок окажется меньше ожидаемого, измеренный возраст будет завышен.

Изменения притока углерода-14 в атмосферу пропорциональны колебаниям интенсивности космических лучей, падающих на Землю.

Какие же причины влияют на поток космических частиц? Энергичные протоны и другие составляющие космического излучения приходят к нам из далеких областей, находящихся вне Солнечной системы. Они отклоняются от Земли магнитным полем Солнца. Чем больше пятен на поверхности нашего светила, тем мощнее плазменные гейзеры, вырывающиеся из его недр, тем сильнее токи и магнитные поля, опоясывающие Солнце, тем большая доля протонов уходит в сторону от нашей планеты. В атмосфере количество радиоуглеродов начинает уменьшаться. Приходится вносить поправки.

На ближайшие от нас тысячелетия сделать исправления сравнительно просто. Оказывается, на Земле существуют очень древние живые организмы. Возраст американской колючей сосны достигает шести тысяч лет. Распилив поперек ее ствол, можно насчитать шесть тысяч годовых колец. Теперь, если взять пятитысячное кольцо, считая от коры, то в нем будет содержаться углерод, усвоенный деревом пять тысяч лет назад. Можно измерить число распадов в этом веществе и по нему рассчитать истинную концентрацию радиоуглерода в атмосфере во времена образования кольца. На основании таких данных и вносят поправки в углеродную хронологию на ближайшие от нас пять-шесть тысяч лет.

Как-то раз углеродным методом мерили возраст травы, выросшей у обочины автодороги. Получалось, что трава растет здесь... несколько тысяч лет! Немного времени потребовалось, чтобы найти разгадку этого чуда. Придорожные растения вместе с природной двуокисью углерода усваивали углекислоту, попавшую в воздух из выхлопных труб автомобилей. В продуктах сгорания нефти радиоуглерод полностью распался — ведь нефть образовалась миллионы лет назад. Поэтому-то средняя концентрация радиоуглерода в траве и была незначительной, соответствующей тысячелетним растениям.

Ошибки возникают и при датировке старинных деревянных строений. В старину дома часто перестраивались и в ход пускались уже бывшие в употреблении бревна.

Тем не менее метод радиоуглеродной датировки оказался весьма плодотворным и достаточно точным. Одна из наиболее интересных проблем, которая решена с его помощью, — установление хронологии изменений климата, происходивших за последние 40 000 лет. На этот отрезок времени приходится три ледниковых периода. Наступая на юг, льды все сметали со своего пути, под корень срезали вековые деревья. Скрытые ледниковыми наносами, дошли до нас остатки древней растительности. В их углеродной памяти сохранились даты продвижения континентальных льдов. Отступал перед ледниками и человек. Угли доисторических костров означают границы продвижения ледников. По распаду радиоуглерода в этих останках ученые и составили график движения льдов в периоды изменений земного климата.

Есть и другие удивительные возможности заглянуть в прошлое нашей Земли, добыть сведения о ее климате в далекие времена. По отношению изотопов кислорода, входящих в состав скелетов древних обитателей озер и морей, можно рассчитать температуру воды, в которой они жили. Существует определенная связь между температурой и отношением концентраций изотопов кислород-18 и кислород-16. Если, вдобавок, из изучаемых скелетов выделить углерод и определить их возраст, то в наших руках окажутся сведения о температуре океана в отдаленные эпохи. Средняя температура воды характеризует климат на планете. По этим данным ученые пришли к заключению, что последние 10 тысяч лет не было похолоданий, а в течение предыдущих 27 тысяч лет температура Земли была ниже современной.

Таким образом, распад атомных ядер помог решить фантастические задачи: измерить возраст деревянных изделий, изготовленных человеком десятки тысяч лет назад, определить температуру водоемов во время ледниковых периодов. Уголь древних очагов рассказал ученым и о том, что на Американском континенте человек появился примерно 10400 лет назад.

Однажды в начале века английским археологам сообщили о находке неподалеку от небольшого старинного городка Пилдтауна черепа и других костей скелета древнего человека. По земным слоям, в которых были погребены доисторические кости, форме зубов и черепа ученые определили их возраст. И с этого момента родилась загадка пилдтаунского человека. Скелет оказался самым древним из когда-либо обнаруженных на территории Англии, гораздо старше 10 тысяч лет! А ведь по всем другим данным первые люди ступили на острова нынешней Великобритании впервые 10 400 лет назад. Опровергались, казалось бы, твердо установленные наукой факты...

С появлением радиоуглеродных часов дата рождения, вернее смерти, пилдтаунского человека была уточнена. В счетчик бета-частиц поместили углерод из его костей, и неожиданно бета-частицы посыпались как из рога изобилия — 14 распадов на грамм! Концентрация углерода-14 в костях древнейшего пращура была такой же,