Бег времени

Тема номера К. В. КЕРАМ "Первый американец. Загадка индейцев доколумбовой эпохи"

Для историков и археологов определение точной даты - один из важнейших аспектов науки. Поэтому методы, которые предоставляют им физика, химия и другие науки, чрезвычайно важны для исследователей.

Наибольшую сенсацию в свое время среди других таких методов вызвал так называемый радиоуглеродный метод, открытый Уиллардом Ф. Либби из Чикагского университета.

У Либби была идея о возможности использования образующегося в результате космического излучения радиоактивного углерода как ценного вспомогательного средства для определения возраста археологических находок. Его натолкнуло на эту мысль то, что атомы С14 легко окислялись в двуокись углерода и без труда смешивались с содержащейся в атмосфере двуокисью углерода. Одним из следствий быстрой пергруппировки в земной атмосфере являлось равномерное распределение по всему миру углекислоты с радиоактивным углеродом.

Можно было ожидать, что благодаря процессу фотосинтеза она в равном соотношении поглощалась всеми растениями. Дальше можно было бы предположить, что весь животный мир, зависящий прямо или косвенно от растительного мира, также должен иметь радиоактивность одинаковой степени. Таким же образом влияние космического излучения должно было проявляться и на жизни в морях. Ведь углекислота атмосферы находится в состоянии постоянного обмена - равновесия с углекислотой океана. Либби доказал, что это отношение равновесия достигается относительно быстро в сравнении с периодом полураспада С14. В момент смерти живого организма всякое накопление и всякий дальнейший обмен радиоактивным углеродом должен был бы прекратиться. Накопившийся радиоактивный углерод должен был бы тогда начать распадаться в экспоненциальной зависимости от времени.

Попросту говоря, речь идет о следующем. Из теории было известно, что атмосфера Земли находится под длительным воздействием космических лучей. Под воздействием этих лучей в атмосфере Земли образуются нейтроны. Нейтроны вступают в реакцию с атомами азота, содержащимися в атмосфере, при этом образуется незначительное количество С14. Этот С14 смешивается с двуокисью углерода и достигает земной поверхности.

Теперь двуокись углерода, содержащая мельчайшие частицы С14, в процессе фотосинтеза потребляется растениями нашей планеты. Благодаря тому, что животные и люди поедают растения, С14 попадает в тело каждого животного и каждого человека.

Все это имело бы ограниченный интерес, если бы С14 не был радиоактивен. Вывод, к которому пришел Либби, состоял в том, что все органические вещества должны быть радиоактивны. Кроме того, он сделал еще один вывод - о возможности измерения этой радиоактивности. Путь к такому измерению был указан свойством радиоактивных веществ распадаться с определенной скоростью. Таким образом стало возможно установить, что через определенное время уровень радиоактивности определенного материала сокращался ровно наполовину, еще через один такой же период - на четверть и так далее. Это называется периодом полураспада. У С14 он, как считалось поначалу, составляет 5568 лет.

Важно, что уровень поглощения С14 растениями остается постоянным на всем протяжении жизни растения, а его количество сохраняется неизменным благодаря новым поступлениям. В момент смерти растения (либо животного, либо человека, до этого потреблявших растения в пищу) начинается распад.

Поскольку с помощью счетчика Гейгера можно точно измерить количество С14, то становится возможным установить возраст умершего живого существа (не продолжительность его жизни, а время, прошедшее с момента смерти) и таким образом возраст любой органической ткани.

Либби опублиовал это открытие в 1947 году. Публикации предшествовали многочиленные исследования огромного количества органических тканей. Неприятное на первый взгляд сознание того, что мы сами радиоактивны, что радиоактивны молоко, которое мы пьем, съедаемые нами мясо, салат и другие продукты, стол, за которым мы сидим, кровать, в которой мы спим, не должно нас пугать, ибо их радиоактивность ничтожно мала.

Поэтому главной проблемой для Либби являлась разработка сверчувствительного метода измерений. Согласно теоретическим расчетам, дерево, срубленное, например, 5568 лет назад, должно было вызвать в счетчике Гейгера наполовину меньше щелчков, чем только что срубленное.

Это предположение подтверждалось как в основе верное практикой измерений, ибо Либби удалось в невероятно короткий срок сконструировать необходимые для этих целей точные и даже сверхточные измерительные приборы.

И вот исследователи прошлого впервые услышали, что сконструирован метод, позволяющий чисто естественнонаучным путем устанавливать возраст предметов, точная датировка которых с помощью известных средств была невозможна.

Теперь в лабораторию доктора Либби со всего света начал поступать поток материалов, составивших совершенно необычную для технических лабораторий коллекцию. Рабочее помещение Либби вскоре стало напоминать кунсткамеру. Там находились кусочки египетских мумий времен Древнего царства, древесный уголь костров, у которых грелись доисторические люди, зуб вымершего в конце ледникового периода мамонта, сандалия из индейского погребения, открытого в штате Огайо, кусочек доски от погребальной ладьи одного из фараонов, наполовину обуглившаяся кость с торчащим наконечником стрелы, кусочек балки, когда-то поддерживавшей крышу одного из хеттских храмов.

Первые подтверждения теории Либби принесли пробы, поступавшие из района Средиземноморья. Первым он исследовал кусочек акации от балки, обнаруженной в гробнице египетского фараона Джосера. Археологи относили время царствования этого фараона к периоду около 2700 г. до н.э. Согласно результатам, полученным Либби, он царствовал намного раньше 2000 года до н.э. Это был не очень хороший результат. Лучшие результаты дало исследование доски от погребальной ладьи фараона Сесостриса. Здесь ошибка составила всего лишь 4,5%.

Затем произошло событие, которое, казалось, нанесло сокрушительный удар методу Либби, но завершилось его величайшим триумфом. Крупный американский археолог Джеймс Н. Брэстед, основатель и первый директор всемирно известного Восточного института Чикагского университета. авторитет своего времени в области египтологии, направил Либби доски от саркофага одного из фараонов, сообщив при этом, что они должны быть очень древними. Согласно масштабам, принятым египтологами, это могло означать тысячелетия. Исследования Либби показали, что доски были свежими! Что же соответствовало истине: исследования физика или авторитетное слово специалиста? Брэстед, не будучи упрямцем, вновь обследовал саркофаг. На этот раз он сделал это очень тщательно. И обнаружил, что он, великий знаток, стал обладателем современной подделки.

Для Либби это явилось ни с чем не сравнимым триумфом.

Когда сегодня входишь в радиоуглеродную лабораторию (сейчас в мире насчитывается несколько десятков таких лабораторий), создается впечатление, что ты попал в зловещий мир героев фильмов ужасов: какого-нибудь изувера профессора типа доктора Мабуза, который среди таинственных приборов работает над уничтожением очередного правительства или всего человечества.

Целая комната кажется состоящей исключительно из имеющих самую причудливую форму проводов, стеклянных и металлических трубок, колб, вставленных одна в другую. В этих трубках чтото кипит, клокочет, бурлит, во всех направлениях струятся жидкости и газы. Указатели измерительных приборов вздрагивают под воздействием неведомых сил. Непосвященному человеку это помещение предствляется чем-то наподобие адской кухни. Самым странным там, конечно, является стальной, весящий многие тонны ящик величиной с рояль, очень напоминающий сейф. В глубинах его тайников хранится душа всей лаборатории: комбинация из счетных трубок для измерения радиоактивности.

Радиоуглеродный метод до сих пор остается важнейшим, позволяющим проникать в самое отдаленное прошлое. В 1960 году Уиллард Ф. Либби был удостоен Нобелевской премии в области химии. Единственный ученый, удостоившийся этой высокой чести за работы, связанные с археологией.

Логин:
Пароль:
Запомнить меня
Регистрация
Забыли свой пароль?
Войти как пользователь: