РАДИОУГЛЕРОДНОЕ ДАТИРОВАНИЕ
метод датирования органических материалов путем измерения содержания радиоактивного изотопа углерода 14С. Этот метод широко применяется в археологии и науках о Земле.
См. также
ИЗОТОПЫ ;
РАДИОАКТИВНОСТЬ .
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
(см. также СПЕКТРОСКОПИЯ ; УСКОРИТЕЛЬ ЧАСТИЦ).
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 РАДИОУГЛЕРОДНОЕ ДАТИРОВАНИЕ40 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.
См. также
АРХЕОЛОГИЯ ;
УГЛЕРОД .
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
Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .
Одним из основных химических элементов круговорота веществ в биосфере Земли является углерод, который встречается в виде трех изотопов – 12 С, 13 С, 14 С. В атмосфере углерод присутствует в основном в виде углекислого газа (есть и другие соединения, но их уровень незначителен). Львиная доля углерода приходится на изотоп 12 С. На изотоп 13 С приходится примерно 0,1%, а доля 14 С – 1,18 . 10 -12 .
14 N + n → 14 C + p +
Из атмосферного воздуха изотоп 14 С в процессе обмена веществ попадает в биосферу Земли. При этом основным каналом поступления 14 С в живые организмы является фотосинтез растений, а далее – по пищевой цепочке – он попадает в организм животных и человека. Через биосферу и непосредственно из атмосферы (хотя и менее интенсивно) 14 С попадает в почву и воду океанов.
Если изотопы 12 С и 13 С являются устойчивыми, то 14 С радиоактивен и с течением времени распадается по реакции:
14 С → 14 N + e – + n
Данная реакция (как и другие реакции радиоактивного распада) характеризуется следующей зависимостью:
А/А 0 = 2 – t / T
где А 0 – концентрация 14 С в некотором образце в начальный момент времени; А – концентрация 14 С в момент времени t; Т – период полураспада, равный для радиоуглерода величине 5730±40 лет.
Именно это свойство нестабильности и «склонности» к распаду и используется в радиоуглеродных методах датирования. Если известно начальное содержание 14 С в образце, то, измерив его содержание в текущий момент времени, по вышеприведенной зависимости можно определить возраст образца.
Рис. 124. Кривая радиоактивного распада
Если известно…
Вот тут-то мы и сталкиваемся с первой серьезной проблемой. Дело в том, что вышеприведенная зависимость представляет собой уравнение, в котором помимо периода полураспада реально известна (точнее – ее можно измерить) только текущая концентрация радиоуглерода. То есть мы имеем одно уравнение с двумя неизвестными. А такое уравнение имеет бесконечное число решений…
И это – уже только в теории. На практике же для возможности корректного определения возраста образца, необходимо выполнить целый ряд дополнительных требований. Все же в целом можно свести к трем важным условиям.
Во-первых, должна быть сведена к минимуму ошибка в определении текущей концентрации 14 С в исследуемом образце.
Во-вторых, необходимо знать начальную концентрацию 14 С в образце.
И в-третьих, нужно быть уверенным, что за период, прошедший с начального момента времени, с образцом не происходило процессов, которые могли бы привести к изменению содержания 14 С в образце, помимо процесса радиоактивного распада. Либо быть уверенным, что существующие методы учета влияния таких процессов в достаточной степени корректны.
Проще всего оказалось решить первую задачу. В настоящее время масс-спектрометрические методы позволяют определять содержание 14 С в очень малых образцах (достаточно лишь 10 микрограмм углерода) с высокой степенью точности. Помимо этого успешно применяются методы очистки образцов и углеродного обогащения. Для минимизации ошибок в этих методах используются измерения на контрольных образцах, которые позволяют корректно учесть возможные изменения концентрации 14 С в исследуемых образцах в процессе соответствующих лабораторных процедур.
Несколько сложнее дело обстоит с третьей задачей (чуть нарушим порядок), то есть с задачей учета предыстории образца. Дело в том, что метод радиоуглеродного датирования базируется на предположении, согласно которому смерть живого организма (растения, животного, человека) означает его выход из активного процесса обмена веществ, в процессе которого непрерывно пополняется его «запас» 14 С. Но ведь на самом деле процесс обмена веществ со смертью организма не прекращается: бренные останки в той или иной степени подвержены влиянию со стороны внешней среды, – а следовательно, возможно и нарушение соотношения между содержанием разных изотопов углерода в этих бренных останках.
Здесь был найден «обходной вариант» – задействован метод выделения специфичного для образца соединения (белки, аминокислоты, целлюлоза, хитин и т.п.), минимально подверженного внешним воздействиям в процессе разложения бренных останков...
Рис. 125. Годичные кольца у сосны
Необходимость же знания начальной концентрации 14 С послужила мощным стимулом к решению другой задачи радиоуглеродного метода – определение содержания 14 С в атмосфере в прошлом. И здесь роль «палочки-выручалочки» выпала на дендрохронологию – метод, основанный на исследовании колец деревьев.
Исследователи пришли к выводу, что изотопное соотношение 14 С/ 12 С в растениях довольно точно соответствует этому отношению в атмосфере. В частности, внешнее кольцо деревьев как бы «фотографирует» содержание радиоуглерода в атмосфере в год образования этого кольца. А поскольку ранее уже были выстроены довольно длинные дендрошкалы (отражающие зависимость ширины колец от времени), радиоуглеродное исследование колец деревьев позволило создать картину изменений содержания 14 С в атмосфере Земли в прошлом.
Рис. 126. Изменение содержания радиоуглерода в атмосфере
Честно говоря, в справедливости данного утверждения у меня остались серьезные сомнения... Дело в том, что трудно представить реальное живое дерево, ствол которого представляет собой набор абсолютно изолированных друг от друга цилиндрических годовых слоев без какого-либо обмена между слоями. Более того, ведь и внутренние слои продолжают жить, участвуя в процессе обмена веществ в дереве. В частности, по внутренним слоям ежегодно прокачиваются «соки» (жидкая фаза) растения. По всем логическим соображениям, это должно влиять на содержание радиоуглерода и в твердой составляющей древесины, поскольку снизу, из почвы, поступает раствор, обедненный 14 С; а от листьев – обогащенный свежим 14 С, поглощенным из атмосферы уже не в год образования кольца, а позже. И строго говоря, для корректного определения концентрации радиоуглерода именно в год формирования кольца необходимо знать баланс этих потоков.
К сожалению, в многочисленных доступных источниках (а мне пришлось в поисках различных данных «прочесать» более тысячи сайтов на различных языках) данный вопрос, если и затрагивается, то обсуждается лишь «на пальцах» без подкрепления какими-либо эмпирическими данными. А ведь общий вид приведенной на Рис. 126 кривой, с возрастанием концентрации радиоуглерода при удалении вглубь времени, вполне может иметь и иное объяснение, нежели изменение содержания 14 С в самой атмосфере – если в результате баланса упомянутых потоков внутренние слои все-таки получают свежий радиоуглерод, то он, естественно, будет повышать общую концентрацию 14 С в них, «омолаживая» их и создавая иллюзию более высокого содержания радиоуглерода в прошлом.
Но, увы, я здесь вынужден тоже лишь «рассуждать на пальцах»... Поэтому в данном случае остается только принять утверждение об абсолютной изолированности внутренних слоев от атмосферного радиоуглерода в качестве рабочей гипотезы и двинуться далее...
На основании данных об изменении во времени содержания 14 С в атмосфере для практических целей сформированы так называемые калибровочные (поправочные) кривые, позволяющие переводить возраст образцов, определенный радиоуглеродным методом (радиоуглеродный возраст), в действительный возраст.
Рис. 127. Калибровочная кривая
Таким образом, в нынешней практике исследователь: тщательно очищает образец; выделяет из него специфическую (наиболее устойчивую по 14 С) фракцию; измеряет содержание в ней 14 С (в сравнении с 12 С); корректирует данное значение 14 С на поправочный коэффициент, учитывающий (по контрольным образцам) возможные искажения, возникающие в ходе лабораторных процедур; вычисляет радиоуглеродный возраст образца; и, наконец, с помощью калибровочной кривой переводит радиоуглеродный возраст в «истинный».
Я опускаю здесь еще одну процедуру – поправку на изотопное фракционирование, о котором речь пойдет дальше. И на этом закончу краткое описание современного состояния метода радиоуглеродного датирования, составленное по многочисленной литературе, имеющейся сейчас в печатном и электронном виде.
Перейдем к тому, что предпочитают не афишировать сторонники радиоуглеродного датирования, а именно – к «подводным камням» метода и его реальным погрешностям.
05.05.2017
Надежен ли радиоуглеродный метод?Наиболее популярным является радиоуглеродный метод, претендуюший на независимое датирование античных памятников. Однако по мере накопления радиоуглеродных дат вскрылись серьезнейшие трудности применения метода, в частности, как пишет А.Олейников, "пришлось задуматься еще над одной проблемой. Интенсивность излучений, пронизывающих атмосферу, изменяется в зависимости от многих космических причин. Стало быть, количество образующегося радиоактивного изотопа углерода должно колебаться во времени. Необходимо найти способ, который позволял бы их учитывать. Кроме того, в атмосферу непрерывно выбрасывается огромное количество углерода, образовавшегося за счет сжигания древесного топлива, каменного угля, нефти, торфа, горючих сланцев и продуктов их переработки. Какое влияние оказывает этот источник атмосферного углерода на повышение содержания радиоактивного изотопа? Для того, чтобы добиться определения истинного возраста, придется рассчитывать сложные поправки, отражающие изменение состава атмосферы на протяжении последнего тысячелетия. Эти неясности наряду с некоторыми затруднениями технического характера породили сомнения в точности многих определений, выполненных углеродным методом".
Автор методики У.Ф.Либби (не будучи историком) был абсолютно уверен в правильности скалигеровских датировок, и из его книги ясно, что именно по ним радиоуглеродный метод и был юстирован. Однако, археолог Владимир Милойчич убедительно показал, что этот метод в его нынешнем состоянии дает хаотичные ошибки до 1000 - 2000 лет и в своей "независимой" датировке древних образцов рабски следует за предлагаемой историками датировкой, а потому невозможно говорить, что он "подтверждает" ее.
Приведем некоторые поучительные подробности. Как уже отмечалось, У.Ф.Либби был априори уверен в правильности скалигеровских датировок событий древности. Он писал: "У нас не было расхождения с историками относительно Древнего Рима и Древнего Египта. МЫ НЕ ПРОВОДИЛИ МНОГОЧИСЛЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ПО ЭТОЙ ЭПОХЕ, так как в общем ее хронология известна археологии лучше, чем могли установить ее мы и, предоставляя в наше распоряжение образцы, археологи скорее оказывали нам услугу".
Это признание Либби многозначительно, поскольку трудности скалигеровской хронологии обнаружены именно для тех регионов и эпох, по которым, как нам сообщил Либби, "многочисленных определений не проводилось". С тем же небольшим числом контрольных замеров (по античности), которые все-таки были проведены, ситуация такова: при радиоуглеродном датировании, например, коллекции Дж.Х.Брэстеда (Египет), "вдруг обнаружилось, - сообщает Либби, - что третий объект, который мы подвергли анализу, оказался современным! Это была одна из находок,... которая считалась... принадлежащей династии. Да, это был тяжелый удар".
Впрочем, "выход" был тут же найден: объект был объявлен подлогом, поскольку ни у кого не возникло мысли усомниться в правильности скалигеровской хронологии Древнего Египта.
"В поддержку своего коренного допущения они (т.е. сторонники метода - Сост.) приводят ряд косвенных доказательств, соображений и подсчетов, точность которых невысока, а трактовка неоднозначна, а главным доказательством служат контрольные радиоуглеродные определения образцов заранее известного возраста... Но как только заходит речь о контрольных датировках исторических предметов, все ссылаются на первые эксперименты, т.е. на небольшую серию образцов".
Отсутствие (как признает и Либби) обширной контрольной статистики, да еще при наличии отмеченных выше многотысячелетних расхождений в датировках ("объясняемых" подлогами), - ставит под вопрос возможность применения метода в интересующем нас интервале времени. Это не относится к применениям метода для целей геологии, где ошибки в несколько тысяч лет несущественны.
У.Ф.Либби писал: "Однако мы не ощущали недостатка в материалах эпохи, отстоящей от нас на 3700 лет, на которых можно было бы проверить точность и надежность метода (однако здесь не с чем сравнить радиоуглеродные датировки, поскольку нет датированных письменных источников этих эпох - Сост.)... Знакомые мне историки ГОТОВЫ ПОРУЧИТЬСЯ за точность (датировок - Сост.) в пределах последних 3750 лет, однако, когда речь заходит о более древних событиях, их уверенность пропадает".
Другими словами, радиоуглеродный метод широко был применен там, где (со вздохом облегчения) полученные результаты трудно (а практически невозможно) проверить другими независимыми методами.
"Некоторые археологи, не сомневаясь в научности принципов радиоуглеродного метода, высказали предположение, что в самом методе таится возможность значительных ошибок, вызываемых еще неизвестными эффектами". Но может быть, эти ошибки все-таки невелики и не препятствуют хотя бы грубой датировке (в интервале 2-3 тысяч лет "вниз" от нашего времени)? Однако оказывается, что положение более серьезное. Ошибки слишком велики и хаотичны. Они могут достигать величины в 1-2 тысячи лет при датировке предметов нашего времени и средних веков (см.ниже).
Журнал "Техника и наука", 1984, вып.3, стр.9, сообщил о результатах дискуссии, развернувшейся вокруг радиоуглеродного метода на двух симпозиумах в Эдинбурге и Стокгольме: "В Эдинбурге были приведены примеры сотен (!) анализов, в которых ошибки датировок простирались в диапазоне от 600 до 1800 лет. В Стокгольме ученые сетовали, что радиоуглеродный метод почему-то особенно искажает историю Древнего Египта в эпоху, отстоящую от нас на 4000 лет. Есть и другие случаи, например по истории балканских цивилизаций... Специалисты в один голос заявили, что радиуглеродный метод до сих пор сомнителен потому, что он лишен калибровки. Без этого он неприемлем, ибо не дает истинных дат в календарной шкале."
Радиоуглеродные даты внесли, как пишет Л.С.Клейн, "расстерянность в ряды археологов. Одни с характерным преклонением... приняли указания физиков... Эти археологи поспешили перестроить хронологические схемы... Первым из археологов, против радиоуглеродного метода выступил Владимир Милойчич... который... не только обрушился на практическое применение радиоуглеродных датировок, но и... подверг жестокой критике сами теоретические предпосылки физического метода... Сопоставляя индивидуальные измерения современных образцов со средней цифрой - эталоном, Милойчич обосновывает свой скепцис серией блестящих парадоксов.
Раковина ЖИВУЩЕГО американского моллюска с радиоактивностью 13,8, если сравнивать ее со средней цифрой как абсолютной нормой (15,3), оказывается уже сегодня (переводя на годы) в солидном возрасте - ей около 1200 лет! ЦВЕТУЩАЯ дикая роза из Северной Африки (радиоактивность 14,7) для физиков "мертва" уже 360 лет... а австралийский эвкалипт, чья радиоактивность 16,31, для них еще "не существует" - он только БУДЕТ СУЩЕСТВОВАТЬ через 600 лет. Раковина из Флориды, у которой зафиксировано 17,4 распада в минуту на грамм углерода, "возникнет" лишь через 1080 лет...
Но так как и в прошлом радиоактивность не была распространена равномернее, чем сейчас, то аналогичные колебания и ошибки следует признать возможными и для древних объектов. И вот вам наглядные факты: радиоуглеродная датировка в Гейдельберге образца от средневекового алтаря... показала, что дерево, употребленное для починки алтаря, еще вовсе не росло!... В пещере Вельт (Иран) нижележащие слои датированы 6054 (плюс-минус 415) и 6595 (плюс-минус 500) гг.до н.э., а вышележащий - 8610 (плюс-минус 610) гг.до н.э. Таким образом... получается обратная последовательность слоев и вышележащий оказывается на 2556 лет старше нижележащего! И подобным примерам нет числа...".
Итак, радиоуглеродный метод датирования, применим для грубой датировки лишь тех предметов, возраст которых составляет несколько десятков тысяч лет. Его ошибки при датировании образцов возраста в одну или две тысячи лет СРАВНИМЫ С САМИМ ЭТИМ ВОЗРАСТОМ. То есть иногда достигают ТЫСЯЧИ и более лет.
Вот еще несколько ярких примеров.
1) ЖИВЫХ моллюсков "датировали", используя радиоуглеродный метод. Результаты анализа показали их "возраст": якобы, 2300 лет. Эти данные опубликованы в журнале "Science", номер 130, 11 декабря 1959 года. Ошибка - в ДВЕ ТЫСЯЧИ ТРИСТА лет.
2) В журнале "Nature", номер 225, 7 марта 1970 года сообщается, что исследование на содержание углерода-14 было проведено для органического материала из строительного раствора английского замка. Известно, что замок был построен 738 лет назад. Однако радиоуглеродное "датирование" дало "возраст" - якобы, 7370 лет. Ошибка - в ШЕСТЬ С ПОЛОВИНОЙ ТЫСЯЧ ЛЕТ. Стоило ли приводить дату с точностью до 10 лет?
3) ТОЛЬКО ЧТО отстрелянных тюленей "датировали" по содержанию углерода-14. Их "возраст" определили в 1300 лет! Ошибка в ТЫСЯЧУ ТРИСТА ЛЕТ. А мумифицированные трупы тюленей, умерших всего 30 лет тому назад, были "датированы" как имеющие возраст, якобы, 4600 лет. Ошибка - в ЧЕТЫРЕ С ПОЛОВИНОЙ ТЫСЯЧ ЛЕТ. Эти результаты были опубликованы в "Antarctic Journal of the United States", номер 6, 1971 год.
В этих примерах радиоуглеродное "датирование" УВЕЛИЧИВАЕТ ВОЗРАСТ образцов на ТЫСЯЧИ ЛЕТ. Как мы видели, есть и противоположные примеры, когда радиоуглеродное "датирование" не только УМЕНЬШАЕТ возраст, но даже "переносит" образец В БУДУЩЕЕ.
Что же удивительного, что во многих случаях радиоуглеродное "датирование" отодвигает средневековые предметы в глубокую древность.
Л.С.Клейн продолжает: "Милойчич призывает отказаться, наконец, от "критического" РЕДАКТИРОВАНИЯ результатов радиоуглеродных измерений физиками и их "заказчиками" - археологами, отменить "критическую" ЦЕНЗУРУ при издании результатов. Физиков Милойчич просит НЕ ОТСЕИВАТЬ ДАТЫ, которые почему-то кажутся невероятными археологам, публиковать все результаты, все измерения, без отбора.
Археологов Милойчич уговаривает покончить с традицией ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ОЗНАКОМЛЕНИЯ ФИЗИКОВ с примерным возрастом находки (перед ее радиоуглеродным определением) - не давать им никаких сведений о находке, пока они не опубликуют своих цифр! Иначе невозможно установить, сколько же радиоуглеродных дат совпадает с достоверными историческими, т.е. невозможно определить степень достоверности метода. Кроме того, при таком "редактировании" на самих итогах датировки - на облике полученной хронологической схемы - сказываются субъективные взгляды исследователей.
Так например, в Гронингене, где археолог Беккер давно придерживался короткой хронологии, и радиоуглеродные даты "почему-то" получаются низкими, тогда как в Шлезвиге и Гейдельберге, где Швабдиссен и другие издавна склонялись к длинной хронологии, и радиоуглеродные даты аналогичных материалов получаются гораздо более высокими".
По нашему мнению какие-либо комментарии здесь излишни: картина абсолютно ясна.
В 1988 году большой резонанс получило сообщение о радиуглеродной датировке знаменитой христианской святыни - Туринской плащаницы. Согласно традиционной версии, этот кусок ткани хранит на себе следы тела распятого Христа (I век н.э.), т.е. возраст ткани, якобы, около двух тысяч лет. Однако радиоуглеродное датирование дало совсем другую дату: примерно XI-XIII века н.э. В чем дело? Естественно напрашиваются выводы:
Либо Туринская плащаница - фальсификат,
либо ошибки радиуглеродного датирования могут достигать многих сотен или даже тысяч лет,
либо Туринская плащаница - подлинник, но датируемый не I-м веком н.э., а XI-XIII веками н.э. (но тогда возникает уже другой вопрос - в каком веке жил Христос?).
Как мы видим, радиоуглеродное датирование возможно является более или менее эффективным лишь при анализе чрезвычайно древних предметов, возраст которых достигает десятков или сотен тысяч лет. Здесь присущие методу ошибки в несколько тысяч лет возможно не столь существенны. Однако механическое применение метода для датировок предметов, возраст которых не превышает двух тысяч лет (а именно эта историческая эпоха наиболее интересна для восстановления подлинной хронологии письменной цивилизации!), представляется нам немыслимым без проведения предварительных развернутых статистических и калибровочных исследований на образцах достоверно известного возраста. При этом заранее совершенно неясно - возможно ли даже в принципе повысить точность метода до требуемых пределов.
Г. В. Носовский, А. Т. Фоменко, Математическая хронология библейских событий
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…
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
Радиоуглеродное датирование, часть 1
Радиоуглеродное датирование, часть 2
Радиоизотопное датирование: надежны ли основы методики?
Туринская плащаница - радиоуглеродный анализ
Антикитерский механизм правда и вымысел
Субтитры
В этом видео я хотел бы остановиться, во-первых, на том, как появляется углерод-14 и как он проникает во все живое. А затем, либо в этом, либо в следующих видео, мы поговорим о том, как его используют для датирования, то есть, как с его помощью можно обнаружить, что этой кости 12 000 лет, или что этот человек умер 18 000 лет назад - все, что угодно. Нарисуем Землю. Это поверхность Земли. Точнее, лишь малая ее часть. Потом идет атмосфера Земли. Я нарисую ее желтым. Вот здесь у нас атмосфера. Подпишем ее. И 78% - самый распространенный элемент в нашей атмосфере - азот. Здесь 78% азота. Я запишу: «азот». Его обозначение - это N. В нем 7 протонов и 7 нейтронов. Так что атомная масса равна примерно 14. А самый распространенный изотоп азота… Мы разбираем понятие изотопа в видео по химии. В изотопе протоны определяют, какой это элемент. Но вот этот номер может меняться в зависимости от имеющегося числа нейтронов. Отличающиеся таким образом варианты данного элемента называются изотопами. Я представляю себе это как версии одного элемента. В любом случае, у нас есть атмосфера, а также исходящее от нашего солнца так называемое космическое излучение, но, фактически, это не излучение. Это космические частицы. Можно рассматривать их как одиночные протоны, что то же самое, что и ядра водорода. Это также могут быть альфа-частицы, что то же самое, что и ядра гелия. Иногда бывают также электроны. Они прилетают, потом сталкиваются с составляющими нашей атмосферы и, по сути, формируют нейтроны. Итак, образуются нейтроны. Обозначим нейтрон малой буквой n, тогда 1 - его массовое число. Мы ничего не пишем, потому что здесь нет протонов. В отличие от азота, где было 7 протонов. Так что это, строго говоря, не элемент. А субатомная частица. Так вот, формируются нейтроны. И время от времени… Скажем прямо, это не похоже на типичную реакцию. Но время от времени один из этих нейтронов сталкивается определенным образом с атомом азота-14. Выбивает один из протонов азота и, по сути, сам встает на его место. Сейчас объясню. Он выбивает один из протонов. Теперь вместо семи протонов у нас получится 6. Но этот номер 14 не сменится на 13, потому что произошла замена. Так что здесь останется 14. Но теперь, так как здесь всего 6 протонов, это уже, по определению, не азот. Теперь это углерод. А тот протон, который был выбит, будет излучен. Я изображу это другим цветом. Здесь плюс. Протон, испущенный в пространство… Можно называть его водородом 1. Каким-то образом он может притянуть электрон. Если он не получит электрон, это просто будет ион водорода, положительный ион, в любом случае, или ядро водорода. Данный процесс - не типичное явление, но оно случается время от времени - именно так образуется углерод-14. Так что вот здесь углерод-14. По сути, вы можете рассматривать это как азот-14, где один из протонов заменен нейтроном. Интересно то, что он постоянно образуется в нашей атмосфере, не в огромных количествах, но в заметных. Запишу это. Постоянное формирование. Хорошо. Теперь… Я хочу, чтобы вам было понятно. Посмотрим на периодическую таблицу. По определению у углерода 6 протонов, но типичный, самый распространенный изотоп углерода - это углерод-12. Углерод-12 наиболее распространен. Большая часть углерода в нашем теле - это углерод-12. Но интересно то, что там образуется малая доля углерода-14, а затем этот углерод-14 может соединиться с кислородом и образовывать диоксид углерода. Затем диоксид углерода поглощается атмосферой и океаном. Его могут захватить растения. Когда говорят о связывании углерода, фактически, имеют в виду использование энергии солнечного света для захвата газообразного углерода и превращения его в органическую ткань. Так что углерод-14 образуется постоянно. Он проникает в океаны, он в воздухе. Смешивается со всей атмосферой. Запишем: океаны, воздух. А затем попадает в растения. Растения, фактически, состоят из этого связанного углерода, который был захвачен в газообразной форме и переведен, можно так сказать, в твердую форму, в живую ткань. Например, из этого состоит древесина. Углерод встраивается в растения, а потом оказывается в тех, кто ест растения. Это можем быть мы. Почему это интересно? Я уже объяснил механизм, даже если углерод-12 - самый распространённый изотоп, частично наше тело, за время жизни накапливает и углерод-14. Интересно то, что вы можете получать этот углерод-14 только пока живёте и пока поглощаете пищу. Потому что как только вы умираете и вас хоронят под землёй, углерод-14 больше никак не может становиться частью ваших тканей, потому что вы больше не едите ничего содержащего углерод-14. И как только вы умираете, вы больше не получаете пополнения углерода-14. И тот углерод-14, который у вас был в момент смерти, будет распадаться путём β-распада - мы это уже изучали - обратно в азот-14. То есть процесс идёт вспять. Итак, он распадётся до азота-14, и в β-распаде выделяется электрон и анти-нейтрино. Я сейчас не буду вдаваться в детали. По сути, вот, что здесь происходит. Один из нейтронов превращается в протон, и в процессе реакции испускает вот это. Почему это интересно? Как я сказал, пока вы живёте, происходит поступление углерода-14. Углерод-14 постоянно распадается. Но как только вас не станет и вы больше не будете потреблять растения, или дышать в атмосфере, если вы сами - растение, захватывать углерод из воздуха - что и касается растений… Когда растение умирает, оно больше не потребляет из атмосферы диоксид углерода и не встраивает его в ткани. Углерод-14 в этой ткани «замораживается». Затем происходит его распад с определённой скоростью. Потом ее можно использовать для определения того, как давно умерло существо. Скорость, с которой это происходит, скорость распада углерода-14 до исчезновения его половины или распада наполовину примерно 5 730 лет. Это называется периодом полураспада. Мы говорим об этом в других видео. Это называется периодом полураспада. Я хочу, чтобы вам это было понятно. Неизвестно, которая из половин исчезла. Это вероятностное понятие. Вы лишь можете предположить, что весь углерод-14 слева распадётся, а весь углерод-14 справа не распадётся в течение этих 5 730 лет. По сути, это значит, что любой из данных атомов углерода-14 имеет 50-процентный шанс распасться до азота-14 в течение 5 730 лет. То есть через 5 730 лет примерно половина из них распадётся. Почему это важно? Если вы знаете, что все живые существа имеют определённую долю углерода-14 в своих тканях как часть составляющих их веществ, и затем находите какую-либо кость… Допустим, вот вы нашли кость во время археологических раскопок. Вы скажете, что эта кость имеет половину углерода-14 по сравнению с живыми существами вокруг вас. Было бы совершенно разумно предположить, что этой кости должно быть 5 730 лет. Ещё лучше, если вы копнете ещё глубже и найдёте ещё одну кость. Может, на пару футов глубже. И обнаружите, что в ней содержится 1/4 углерода-14 от того, что можно было бы найти в живом существе. Тогда сколько ему лет? Если в ней всего 1/4 углерода-14, он прошёл через 2 полураспада. После одного полураспада у него осталось бы 1/2 углерода. Затем, после второго полураспада, половина от этого также превратится в азот-14. Так что здесь произошло 2 периода полураспада, что дает 2 раза по 5 730 лет. Каков будет вывод о возрасте предмета? Плюс-минус 11 460 лет. Subtitles by the Amara.org community
Физические основания
В 2015 году учёные из Имперского колледжа Лондона подсчитали, что дальнейшее использование углеводородов сведёт на нет радиоуглеродный метод.