Датирование по углероду-14: как работает метод

Радиоуглеродный анализ Туринской плащаницы

Ученые часто говорят о том, что определяя возраст биологического объекта, они не полагаются на результат только одного анализа. Что только совпадение нескольких измерений, может гарантировать точную датировку. В 1988 году, было проведено, пожалуй, самое известное радиоуглеродное датирование. В лабораториях радиоуглеродного анализа аризонского университета, оксфордского университета и федерального политехнического института в Цюрихе, независимо друг от друга, ученые исследовали фрагмент некоего полотна. Причем слепым методом. То есть исследователи не знали, что за образцы попали к ним для анализа. Это были кусочки святой плащаницы – четырех метрового полотна, который, по преданию было завернуто тело Иисуса Христа, после его крестных страданий и смерти.

С 1578 года, плащаница хранится в специальном ковчеге, в соборе Иоанна Крестителя в Турине. Поэтому сегодня, она известна под названием «Туринская плащаница». 21 апреля 1988 года, от плащаницы был отрезан кусочек размером около семи квадратных сантиметров, разделен на три части и отправлен на исследования. Все три лаборатории, независимо друг от друга, датировали фрагменты полотна двенадцатым, четырнадцатым веком нашей эры. Но по принятой сегодня хронологии, Христос родился две тысячи лет назад. И получается, что в данном случае, радиоуглеродный анализ, вместо ответа на вопрос о возрасте плащаницы, породил только новые вопросы. Или Туринская святыня на самом деле подделка, или ошибки радиоуглеродного датирования могут содержать сотни, и даже тысячи лет, или плащаница подлинная, но тогда, в каком веке жил Христос? Споры не прекращаются вот уже двадцать лет.

Вывод: радиоуглеродный анализ, может применяться только при анализе объектов органического происхождения. Ошибки в датировках могут доходить до двух тысяч лет. Для датировки исторических памятников, возраст которых составляет сотни тысяч лет, такая погрешность допустима, но при датировке объектов, возраст которых две, четыре тысячи лет, такая погрешность не приемлема.

Уровень С14 в земной атмосфере

Согласно «принципу одновременности» Либби, уровень С14 в любом конкретном
географическом регионе является постоянным на всем протяжении геологической
истории. Эта предпосылка была жизненно необходима для достоверности радиоуглеродного
анализа на раннем этапе его развития. Действительно, для надежного измерения
остаточного уровня С14 вам нужно знать, какое количество этого изотопа присутствовало
в организме на момент его смерти. Но эта предпосылка, по мнению Ренфрю, является
ошибочной:

Дендрологические исследования (изучение древесных колец) убедительно показывают,
что уровень С14 в земной атмосфере за последние 8000 лет был подвержен значительным
флуктуациям. Значит, Либби выбрал ложную константу и его исследования были основаны
на ошибочных предположениях.

Возраст колорадской сосны, растущей в юго-западных регионах США, может достигать
нескольких тысяч лет. Некоторые деревья, еще живые в наши дни, появились на
свет 4000 лет назад. Кроме того, по бревнам, собранным в тех местах, где росли
эти деревья, можно протянуть летопись древесных колец еще на 4000 лет в прошлое.
Другими деревьями-долгожителями, полезными для дендрологических исследований,
являются дуб и калифорнийская секвойя.

Как известно, ежегодно на срезе живого древесного ствола нарастает новое годичное
кольцо. Подсчитав годичные кольца, можно узнать возраст дерева. Логично предположить,
что уровень С14 в годичном кольце 6000-летнего возраста будет аналогичен уровню
С14 в современной атмосфере. Но это не так.

К примеру, анализ годичных колец показал, что уровень С14 в земной атмосфере
6000 лет назад был существенно выше, чем сейчас. Соответственно, радиоуглеродные
образцы, датируемые этим возрастом, оказались заметно моложе, чем на самом деле,
на основании дендрологического анализа. Благодаря работе Ханса Суисса были составлены
диаграммы коррекции уровня С14 для компенсации его флуктуации в атмосфере в
разные периоды времени. Однако это значительно снизило достоверность радиоуглеродных
датировок образцов, возраст которых превышает 8000 лет. У нас просто нет данных
о содержании радиоуглерода в атмосфере до этой даты.

Принципы радиоуглеродной датировки

Уильям Фрэнк Либби и члены его команды разработали принципы радиоуглеродной
датировки в 1950-е годы. К 1960 году их работа была завершена, и в декабре этого
года Либби был номинирован на Нобелевскую премию по химии. Один из ученых, участвовавших
в его выдвижении, отметил:

Либби обнаружил, что нестабильный радиоактивный изотоп углерода (С 14) с предсказуемой
скоростью распадается на стабильные изотопы углерода (С12 и С13). Все три изотопа
встречаются в атмофере в естественном виде в следующих пропорциях; С12 98,89%,
С13 1,11% и С14 0,00000000010%.

Стабильные изотопы углерода С12 и С13 образовались вместе со всеми остальными
атомами, из которых состоит наша планета, то есть очень и очень давно. Изотоп
С14 образуется в микроскопических количествах в результате еже- , дневной бобмардировки
солнечной атмосферы космическими лучами. При соударении с определенными атомами
космические лучи разрушают их, в результате чего нейтроны этих атомов переходят
в свободное состояние в земной атмосфере.

Изотоп С14 образуется, когда один из таких свободных нейтронов сливается с ядром
атома азота. Таким образом, радиоуглерод представляет собой «изотоп Франкенштейна»,
сплав разных химических элементов. Затем атомы С14, которые образуются с постоянной
скоростью, подвергаются окислению и проникают в биосферу в процессе фотосинтеза
и естественной цепочки питания.

В организмах всех живых существ отношение изотопов С12 и С14 равно атмосферному
отношению этих изотопов в их географическом регионе и поддерживается скоростью
их метаболизма. Однако после смерти организмы перестают накапливать углерод,
и поведение изотопа С14 с этого момента становится интересным. Либби установил,
что период полураспада С14 составляет 5568 лет; еще через 5568 лет распадается
половина оставшихся атомов изотопа.

Таким образом, поскольку первоначальное отношение изотопов С12 и С14 является
геологической постоянной, возраст образца можно определить, измерив количество
остаточного изотопа С14. К примеру, если в образце присутствует некоторое первоначальное
количество С14, значит, дата смерти организма определяется двумя периодами полураспада
(5568 + 5568), что соответствует возрасту 10 146 лет.

В этом заключается основной принцип радиоуглеродной датировки как инструмента
археологии. Радиоуглерод абсорбируется в биосфере; он прекращает накапливаться
со смертью организма и распадается с определенной скоростью, которую можно измерить.

Загрязнение образцов

Мэри Левайн объясняет:

На многих фотографиях раннего периода радиоуглеродного анализа изображены научные
специалисты, которые курят сигареты во время сбора или обработки образцов. Не
слишком умно с их стороны! Как указывает Ренфрю, «уроните щепотку пепла
на ваши образцы, подготовленные к анализу, и вы получите радиоуглеродный возраст
табака, из которого была сделана ваша сигарета».

Хотя в наши дни такая методологическая некомпетентность считается недопустимой,
археологические образцы все равно страдают от загрязнения. Известные виды загрязнений
и способы борьбы с ними обсуждаются в статье Тейлора (1987). Он делит загрязнения
на четыре главные категории: 1) физически устранимые, 2) растворимые в кислотах,
3) растворимые в щелочах, 4) растворимые в растворителях. Все эти загрязнения,
если не устранить их, сильно влияют на лабораторное определение возраста образца.

X. Э. Гоув, один из изобретателей метода акселераторной масс-спектрометрии (AMS),
сделал радиоуглеродную датировку Туринской плащаницы. Он пришел к выводу, что
волокна ткани, использованные для изготовления плащаницы, датируются 1325 годом.

Хотя Гоув и его коллеги совершенно уверены в аутентичности своего определения,
многие, по очевидным причинам, считают возраст Туринской плащаницы гораздо более
почтенным. Гоув со своими единомышленниками дал достойный ответ всем критикам,
и если бы мне пришлось делать выбор, то я бы рискнул сказать, что научная датировка
Туринской плащаницы, скорее всего, является точной. Но в любом случае, ураган
критики, обрушившийся на этот конкретный проект, показывает, как дорого может
стоить ошибка при радиоуглеродной датировке и с каким подозрением некоторые
ученые относятся к этому методу.

Утверждалось, что образцы могли подвергнуться загрязнению более молодым органическим
углеродом; методы очистки могли пропустить следы современных загрязнений. Роберт
Хеджес из Оксфордского университета отмечает, что

Интересно, назвал бы он расхождение датировок, полученных разными лабораториями
по образцу древесины из Шелфорда, «небольшой систематической погрешностью»?
Разве не похоже, что нас снова дурачат ученой риторикой и заставляют поверить
в совершенство существующих методов?

Леонсио Гарза-Вальдес, безусловно, придерживается такого мнения по отношению
к датировке Туринской плащаницы. Все древние ткани покрыты биопластической пленкой
в результате жизнедеятельности бактерий, которая, по мнению Гарза-Вальдеса,
сбивает с толку радиоуглеродный анализатор. Фактически возраст Туринской плащаницы
вполне может составлять 2000 лет, так как ее радиоуглеродную датировку нельзя
считать окончательной. Необходимы дальнейшие исследования. Интересно отметить,
что Гоув (хотя он расходится во мнениях с Гарза-Вальдесом) согласен, что такая
критика служит основанием для новых исследований.

Недостатки радиоуглеродного метода

К сожалению, обсуждение радиоуглеродного метода в научно-популярной литературе зачастую получается однобоким; аргументация данного метода сводится к опровержению креационистских заблуждений. Например, именно в таком ключе выдержана знаменитая книга «Кости, скалы и звезды» Криса Терни

Так, особое внимание уделяется датировке Туринской плащаницы, ткань которой, согласно трем независимым исследованиям 1988 года, могла быть изготовлена в период с XI по начало XIV века. Вполне возможно, что в религиозной американской аудитории, с учетом которой пишутся такие книги, действительно критичен процент людей, буквально воспринимающих библейские мифы и, в частности, ветхозаветную хронологию. Но я склонен отдельно подчеркнуть те недостатки радиоуглеродного метода, из-за которых он применим лишь с перекрестной проверкой другими методами, в частности, калий-аргоновым, и в ограниченном временном диапазоне

Наиболее серьезный недостаток радиоуглеродного метода заключается в сравнительно кратком периоде полураспада углерода-14, составляющем около 5370 лет. Лабораторно обнаружимые количества углерода-14 в образце могут сохраниться по истечении примерно 13 периодов полураспада. Таким образом, радиоуглеродный метод позволяет заглянуть в прошлое не далее, чем на 70 000 лет, а на отрезках свыше 25 000 лет уже может сбоить.

Поэтому даже в сравнительно недавних исторических масштабах оценки, полученные радиоуглеродным методом, необходимо проверять. В качестве такого страховочного метода зачастую применяется дендрохронология, о которой очень подробно и наглядно рассказано в вышеупомянутой статье “Застывшее время. Научные подходы к датированию“. Когда на месте раскопок сохраняется большое количество деревянных фрагментов и артефактов, как, например, при исследовании культурных слоев Великого Новгорода, можно изучить последовательность узких и широких годичных колец в древесине и достаточно точно определить, когда дерево умерло (то есть, перестало наращивать годичные кольца, например, было срублено). Для подобной калибровки используются целые дендрошкалы. Правда, этот метод также может сильно сбоить, поскольку подразумевает, что бревно пошло в строительство или обработку сразу после того, как было срублено, и дата изготовления артефакта или сруба примерно соответствует дате гибели дерева. Разумеется, эти даты могут серьезно отличаться.

Другая сложность заключается в специфике самого процесса фотосинтеза, в процессе которого дерево накапливает углерод, а также наращивает годичные кольца. Широко известен факт колебаний этого процесса, зависящих от солнечной активности. При высокой активности солнца радиоактивный углерод накапливается ускоренными темпами. В данном контексте интересно почитать о так называемых «Событиях Мияке», особенно о пиковом уровне углерода-14 в 774 году, связанном, вероятно, с мощнейшей солнечной вспышкой в истории.

В недавней статье, посвященной радиоуглеродной датировке событий около 1500 года до н.э., в частности, извержения вулкана Санторини, указывается, что калибровка радиоуглеродных данных при помощи дендрохронологии также неточна. Дело в том, что в Европе дерево фотосинтезирует примерно с апреля по октябрь, тогда как в жарком климате Ближнего Востока этот процесс сдвинут примерно на полгода и длится примерно с октября по апрель.

Наконец, радиоуглеродный метод не слишком надежен из-за удревнения или омоложения образцов, происходящего по естественным причинам. Например, в водоемах артефакты могут загрязняться более старым углеродом из окружающих пород (так называемый «эффект водоема»). Чужеродный углерод может попадать в образцы при пожарах, из сажи и дыма. Наконец, углерод-14 в значительных количествах образуется при наземных ядерных испытаниях, в результате чего в будущем датировка образцов из нашей эпохи при помощи радиоуглеродного метода будет серьезно затруднена. Так, на рис. 1 из этой статьи хорошо видно, что в середине XX века количество углерода-14, образовавшегося при испытаниях, сравнимо с естественным уровнем.

Таким образом, как справедливо отмечается на сайте «Антропогенез.ру», радиоуглеродный метод датирования удобен и хорошо изучен, но может применяться в археологии только в совокупности с другими методами, прежде всего, с дендрохронологическим – для перекрестного контроля.

Датировка плейстоценовых окаменелостей и неандертальских стоянок

Итак, изучение неандертальской культуры находится на пределах возможности радиоуглеродного метода. Считается, что неандертальцы обитали в Европе и на Ближнем Востоке в период со 130 примерно по 30-35 тысяч лет назад, а максимальный в Европе пережили около 100 000 лет назад (мустьерская культура). Этот период относится к позднему плейстоцену (плейстоценовая эпоха в истории Земли продолжалась с 2,58 млн лет назад примерно до 11,7 тыс. лет назад)

Важно отметить, что датировка плейстоценовых окаменелостей давно и успешно осуществляется именно с использованием уран-ториевого метода. Поскольку, как указано ниже, микродозы урана и тория содержатся в карбонатах, эти изотопы можно обнаружить в костях доисторических животных, в частности, мамонтов, и даже в остатках коллагена

При анализе возраста наскальной живописи особое внимание уделялось рисункам, выполненным с использованием древесного угля – поскольку этот материал подходит для радиоуглеродного анализа. В 2012 году вышла одна из первых объемных статей, доказывающих высокую точность уран-ториевого метода при датировке наскальной живописи

Авторы отмечают, что древесный уголь сравнительно редко применялся в наскальной живописи кантабрийских пещер, но в силу возраста (40 000 лет и более) эти рисунки уже успели покрыться существенным слоем натечных образований, содержащих уран и торий. Соответственно, их возраст примерно равен возрасту непосредственно прилегающего к ним слоя карбонатов

В 2012 году вышла одна из первых объемных статей, доказывающих высокую точность уран-ториевого метода при датировке наскальной живописи. Авторы отмечают, что древесный уголь сравнительно редко применялся в наскальной живописи кантабрийских пещер, но в силу возраста (40 000 лет и более) эти рисунки уже успели покрыться существенным слоем натечных образований, содержащих уран и торий. Соответственно, их возраст примерно равен возрасту непосредственно прилегающего к ним слоя карбонатов.

Тем не менее, 40 000 лет назад – это уже эпоха кроманьонцев, антропологически современных людей. До самого недавнего времени наличие развитого изобразительного искусства у неандертальцев оставалось под сомнением, пока в 2018 году не была опубликована статья о рисунках в пещере Куэва-де-лос-Авионес в юго-восточной Испании. Возраст наскальной живописи в этой пещере был определен при помощи уран-ториевого метода и составил порядка 66-70 тысяч лет. Там же были найдены окрашенные раковины, также поддающиеся именно уран-ториевой датировке.

Вот примеры неандертальской живописи, взятые на сайте института им. Макса Планка:

1) Возраст – 64 000 лет

2) Возраст – 66 000 лет

Эти находки позволяют предположить, что неандертальцы, как минимум, обладали богатым (в том числе, абстрактным) мышлением, сложной социальной организацией, а также хорошо разбирались в окружающих минералах. При этом датировка кальцитовых отложений уран-ториевым методом показывает, что древнейшие образцы наскальной живописи на Пиренейском полуострове могли быть созданы еще 115 000 лет назад.

Тема когнитивных возможностей и абстрактного мышления доисторического человека, бесспорно, заслуживает отдельной публикации. Завершая эту, хотелось еще раз подчеркнуть, насколько неожиданные результаты может давать научный поиск, в особенности – междисциплинарный. Фрэнк Уиллард Либби был удостоен Нобелевской премии за изобретение метода, поначалу обеспечивавшего датировку археологических образцов в значительно более скромных исторических масштабах (до 10 000 лет). Эрнест Резерфорд же первым начал исследовать соотношение урана и гелия в горных породах, преследуя отнюдь не археологические цели, а борясь с абсурдными хронологическими построениями Кельвина, величайшего ученого своего времени. Но лишь в начале XXI века пришло время применить метод Резерфорда и Болтвуда в археологии, и результаты превзошли все ожидания.

Уже собираясь заканчивать этот рассказ, я нашел еще один замечательный пример использования уран-ториевого метода в археологии, и не могу им не поделиться. 13 января 2021 года в журнале «Science Advances» была опубликована статья о том, что на острове Сулавеси в Индонезии найдено древнейшее известное изображение животного. Вот оно:

Это целебесская свинья, эндемик острова Сулавеси. Обитает там до сих пор, и даже была одомашнена местными жителями. Уран-ториевый метод показывает, что этому рисунку порядка 43 900 лет (по Википедии — 45500). Скорее всего, автор рисунка относился к людям современного типа.

Слайд 4Пока организмы участвуют в цикле обмена, в них поддерживается

равновесная концентрация радиоуглеродаСо смертью организма 14С выводится из цикла, и

поступление радиоуглерода прекращается

С этого момента начальная концентрация (14С0) радиоуглерода в образценачинает снижаться за счет радиоактивного распада

период полураспада (T) радиоуглерода был определен Либби как 5568 лет

Возраст образца (t) рассчитывается по формуле:t = T/0,69 ln (14С0 / 14Ct)

где T – период полураспада радиоуглерода; 14С0 – начальная концентрация радиоуглерода (определяется экспериментально, исходя из неизменности изотопного состава 14С в биосфере, путем измерения концентрации 14С в современных объектах); 14Сt – концентрация радиоуглерода в образце (измеряется на счетчиках)

Ссылки:

: S. Bowman, Interpreting the Past: Radiocarbon Dating (London: British Museum Publications, 1990).

: S. S. Zumdahl, Chemical Principles, 2nd edition (Lexington, Massachusetts: D. C. Heath and Company, 1995), p.171.

: A. Dickin, Radiogenic Isotope Geology, 2nd edition (Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2005), pp. 383–398.

: Ссыл. 2, p. 55, 1995. For radiocarbon this number is ~6.022 x 1023 atoms per 14 grams of carbon-14.

: G. Faure and T. M. Mensing, Isotopes: Principles and Applications, 3rd edition (Hoboken, New Jersey: John Wiley &, Sons, 2005), pp. 614–625.

: A. A. Snelling, “Radiometric Dating: Back to Basics,” Answers 4.3 (2009): 72–75.

Как проводится углеродный анализ в лабораторных условиях

Например, возьмем останки антилопы. Чтобы узнать, сколько времени прошло с момента гибели животного, ученые забрали для исследования фрагмент черепа антилопы, а именно рог. В лаборатории ученые тщательно осматривают, привезенный образец, и подготавливают его фрагменты к анализу. Чтобы избавиться от возможных посторонних примесей, фрагменты помещают в стеклянную посуду и обрабатывают соляной кислотой. После обработки, образец спекается в специальной печке, и начинается анализ.

Вся эта операция происходит на специальной установке. При помощи насосов в колбах создается вакуум. Еще в одну колбу помещается спеченный образец. В другую, заливается дистиллированная вода, которая буквально по капле, будет подаваться в колбу с образцом. Потом начинается реакция. Из образца выделяется бесцветный газ ацетилен. Чтобы его собрать, нужны колбы, которые называются ловушка. Они замораживаются жидким азотом. Сначала ацетилен попадает в первую ловушку, потом во вторую. Пока в колбе с образцом идет реакция, надо к установке подключить катализатор. Склянка с катализатором подключается к установке и помещается в специальную печку. В колбе с образцом пена исчезла, значит, реакция закончена. Весь ацетилен заморожен в первой ловушке. Пока он размораживается надо к установке подключить склянку с активированным углем. После размораживания, ацетилен из второй ловушки проходит через жидкость промывания – ангедрон и щелочь и собирается в склянке с активированным углем. Жидкость для промывания, очищает газ от всевозможных примесей. А щелочь и ангедрон удаляют пары воды. Ацетилен, постепенно собирается еще в одной ловушке, затем попадет на горячий катализатор, который вынимается из печки и устанавливается в колбу с водой. На дне образуется бензол.

Подсоединяется последняя ловушка, а сам катализатор опять помещается в печь. Вот в этой последней ловушке и находится тот самый бензол, который и надо было получить. После нескольких часов пребывания в холодильнике бензол помещается в контейнер, который затем помещается в измерительный комплекс. И счетная машина, должна вычислить радиоуглеродный возраст нашего возраста. Данные, которая выдала счетная машина, вводят в компьютерную программу, которая переводит радиоуглеродный возраст в календарный. Результат нашего исследования. Африканская антилопа, жила в период с 790 по 510 год до нашей эры.

Почему радиоуглерод меняет количество своего состава в атмосфере?

Вроде бы все достаточно просто и понятно, но всегда ли полученная датировка, соответствует действительности? Бывают ли ошибки? На точность датировки влияет изменение концентрации радиоуглерода в атмосфере. Изотоп С14 образуется в атмосфере под воздействием космических лучей. Но скорость его накопления никогда не была постоянной. На нее влияет, например, активность солнца. Когда она повышена, космических лучей до поверхности земли доходит меньше. Когда понижена, наоборот больше. Также на образование радиоуглерода, влияет напряженность магнитного поля земли, которая тоже не постоянна.

Другой важный момент. При определении радиоуглеродного возраста любого биологического объекта, необходимо учитывать так называемый бомбовый эффект. Ведь в пятидесятых годах прошлого века, проводились наземные ядерные испытания. Из-за этого, концентрация в атмосфере радиоуглерода, выросла вдвое.

Есть группа организмов, датировка которых показывает, так называемый, мнимый радиоуглеродный возраст. Это значит, что радиоуглеродный анализ, покажет, например, что возраст любого морского организма, намного больше, чем есть на самом деле. Дело в том, что донные осадки мирового океана, содержат много радиоуглерода. Эти осадки, лежат на дне огромное количество лет. А период полураспада радиоуглерода, составляет всего пять тысяч лет.

Так что с точки зрения радиоуглеродного анализа, этот радиоуглерод, очень старый, даже мертвый. Но он попадал и попадает в организмы всех морских обитателей и старит их, иногда на тысячи лет.

Есть свои сложности и при датировании деревянных построек. Ведь радиоуглеродный метод, определяет только период гибели дерева, а не время, когда люди, что-то из него построили.

Не лучше обстоит дело и с датировкой письменных источников. Часто музейные работники, просят радиоуглеродные лаборатории, продатировать музейные экспонаты, в том числе старинные свитки. Для анализа нужен совсем маленький фрагмент. Но, как правило, сотрудники музея, не знают всю историю хранения этих древних памятников. А именно, кто, когда и чем их обрабатывал, чтобы спасти от грызунов, насекомых и разных микроорганизмов. Поэтому ошибка в определении возраста таких объектов, достаточно велика.

Конечно, в арсенале ученых есть и компьютерные программы, которые определяют возраст образцов с учетом всех перечисленных факторов, и рецепты очистки органических материалов от ненужных примесей. И, тем не менее, ошибки случаются.

Каждая десятая датировка, полученная в лучших лабораториях мира, ошибочна. Это значит, что ошибочно, как минимум десять процентов дат, которые ученые использовали для датировки древних объектов. И продолжают использовать.

В лаборатории

С учетом всех этих неопровержимых фактов крайне странно видеть в журнале «Радиоуглерод»
(где публикуются результаты радиоуглеродных исследований по всему миру) следующее
утверждение:

Вот еще один факт: хотя теория радиоуглеродной датировки звучит убедительно,
когда ее принципы применяются к лабораторным образцам, в игру вступает человеческий
фактор. Это приводит к ошибкам, порой очень значительным. Кроме того, лабораторные
образцы загрязняются фоновым излучением, изменяющим остаточный уровень С14,
который подвергается измерению.

Как указал Ренфрю в 1973-м и Тейлор в 1986 году, метод радиоуглеродной датировки
опирается на ряд необоснованных предположений, сделанных Либби во время разработки
его теории. К примеру, в последние годы было много дискуссий о периоде полураспада
С14, якобы составляющем 5568 лет. В наши дни большинство ученых сходится на
том, что Либби ошибался и что период полураспада С14 на самом деле составляет
примерно 5730 лет, Расхождение в 162 года приобретает большое значение при датировке
образцов тысячелетней давности.

Но вместе с Нобелевской премией по химии к Либби пришла полная уверенность в
его новой системе. Его радиоуглеродные датировки археологических образцов из
Древнего Египта уже были датированы, поскольку древние египтяне тщательно следили
за своей хронологией. К сожалению, радиоуглеродный анализ давал слишком заниженный
возраст, в некоторых случаях на 800 лет меньше, чем по данным исторической летописи.
Но Либби пришел к поразительному выводу:

Это классический случай научного самомнения и слепой, почти религиозной веры
в превосходство научных методов над археологическими. Либби ошибался, радиоуглеродный
метод подвел его. Теперь эта проблема решена, но самопровозглашенная репутация
метода радиоуглеродной датировки по-прежнему превышает уровень его надежности.

Мои исследования показывают, что с радиоуглеродной датировкой связаны две серьезные
проблемы, которые и в наши дни могут привести к большим недоразумениям. Это
(1) загрязнение образцов и (2) изменение уровня С14 в атмосфере в течение геологических
эпох.

Слайд 14Во что отбирать радиоуглеродные образцы ?Образцы почвы, торфа, заполнения

очагов, т.е. сыпучие или рыхлые образцы, лучше отбирать в плотные полиэтиленовые

пакеты «на молнии» (zip-lock); В полиэтилен также удобно заворачивать древесину. Нельзя отбирать торф или почву в фольгу !!! Кислая среда разъедает фольгу, и целостность упаковки нарушается ! Кроме того, с таким образцом неприятно работать.Образцы угля удобно отбирать в одноразовые пластиковые контейнеры (как для салатов в супермаркетах); Не надо отбирать угольки в пачки из-под чая и сигарет !!!Образцы нагара лучше оставлять прямо на обломках керамики; В случае большого количества нагара можно соскрести его в маленький zip-пакетик.Кости можно отбирать в большие полиэтиленовые пакеты.Образцы лучше не «вылеживать» в подвалах или складах, а доставлять их в лаборатории. Аналитикам сложно делать образцы, которых у них нет!

ВСЕ ОБРАЗЦЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ СНАБЖЕНЫ ЭТИКЕТКОЙ С УКАЗАНИЕМПАМЯТНИКА, МАТЕРИАЛА, ПОЛОЖЕНИЯ ОБРАЗЦА (ПРИВЯЗКИ), И АВТОРА

Как образуется углерод-14

В отличие от радиоактивного углерода (14C), другие радиоактивные элементы, которые используются для датирования камней – уран (238U), калий (40K) и рубидий (87Rb) – насколько мы знаем, на Земле не образуются. Следовательно можно предположить, что Бог, вероятно, создал эти элементы в самом начале истории Земли.

В отличие от них, радиоактивный углерод постоянно образуется сегодня в верхних слоях атмосферы Земли. И, насколько нам известно, он формировался таким образом с тех пор, как атмосфера была создана еще на Второй день сотворения Земли (часть пространства, или тверди, описанная в Книге Бытие 1:6-8).

Так как же образуется радиоактивный углерод-14?

Радиоактивный углерод образуется, когда космические лучи с внешнего пространства постоянно бомбардируют верхние слои атмосферы Земли, производя нейтроны (субатомные частицы, не имеющие электрического заряда), которые быстро двигаются. Нейтроны на большой скорости сталкиваются с атомами азота-14, наиболее распространенным элементом в верхней атмосфере, превращая их в атомы радиоактивного углерода (углерода-14).

Этапы образования радиоактивного углерода

Углерод-14 образуется, когда космические лучи бомбардируют земную атмосферу: они порождают нейтроны. Затем эти возбужденные частицы сталкиваются с атомами азота в атмосфере, изменяя их в атомы радиоактивного углерода-14.
Углерод-14 поглощается: растения поглощают углерод-14 в процессе фотосинтеза в виде углекислого газа. Когда животные едят растения, углерод-14 попадает в их организмы. Углерод-14 в организме распадается до азота-14 и выходит в той же пропорции, в которой и добавляется новый углерод-14. Так что уровень углерода-14 остается стабильным.
Углерод-14 является исчерпывающимся: когда животное умирает, углерод-14 продолжает распадаться до азота-14 и выходит без добавления нового радиоактивного углерода. Путем сравнения оставшегося количества углерода-14 с первоначальным ученые могут вычислить как давно животное погибло.

Поскольку атмосфера состоит примерно из 78% азота, вырабатывается много радиоактивных атомов – всего около 16,5 фунтов (7,5 кг) в год. Они быстро соединяются с атомами кислорода (вторым наиболее распространенным элементом в атмосфере, 21%), образуя углекислый газ (СО₂).

Диоксид углерода, теперь с радиоактивным углеродом-14, химически не отличается от обычного углекислого газа в атмосфере, хотя он немного тяжелее, поскольку имеет на два протона больше, чем обычный углерод-12. Радиоактивные и нерадиоактивные диоксиды углерода объединяются в атмосфере и растворяются в океанах.

Через фотосинтез углекислый газ попадает в растения и водоросли, внося радиоактивный углерод в пищевую цепочку. Радиоактивный углерод попадает в организмы животных, когда те потребляют растения.