Морозов добавляет к этому (см.[5], стр. 645), что там же были обнаружены разбитые колоссы, пьедесталы которых были в 1862 г. покрыты тем же слоем ила в 72 дюйма. Следовательно, и эти пьедесталы были сооружены в V–VI веках. Для датировки керамики (наиболее массового объекта археологических находок) было предложено два метода: археомагнитный и термолюминисцентный. Однако по многим причинам археологические датировки этими методами, скажем, в Восточной Европе, также ограничиваются средневековьем (см. [64], стр. 9–10, а также [63], стр. 50–61).
Было предложено еще несколько остроумных методов датировок (например, по измерению скорости звука в костях), но все они в практику еще не внедрены. Из всех физических методов датировок остается лишь знаменитый «радиоуглеродный» метод, всем известный из научно–популярной литературы. Этот метод получил в последнее время широкое распространение, в частности, применительно к античным памятникам, поскольку он претендует на объективное и независимое от письменных источников значение. Мы посвятим ему следующий параграф.
§ 3. Радиоуглеродный метод датировки
Идея Либби
«Вскоре после окончания второй мировой войны американец Уилард Фрэнк Либби опубликовал открытие, стяжавшее ему мировую славу и ныне увенчанное Гуггенгеймовской и Нобелевской премиями. Изучая взаимодействие искусственно получаемых нейтронов с атомами азота, Либби пришел к выводу (1946г.), что и в природе должны происходить такие же ядерные реакции, как в его опытах; нейтроны, выделяющиеся под воздействием космических лучей в атмосфере Земли, должны поглощаться атомами азота, образуя радиоактивный изотоп углерода — C14. Этот радиоактивный углерод примешивается в небольшом количестве к стабильным изотопам углерода C12 и C13 и вместе с ними образует молекулы углекислого газа, которые усваиваются организмами растений, а через них и животных, в том числе человека. Они должны быть как в тканях, так и в выделениях живых организмов.
Когда удалось (1947г.) уловить слабую радиоактивность зловонных испарений метана у сточных вод Балтимора, это явилось первым подтверждением догадки Либби. Затем была установлена радиоактивность растущих деревьев, морских раковин и пр. (1948–1949гг.). Как и всякий радиоактивный элемент, радиоактивный изотоп углерода распадается с постоянной, характерной для него скоростью. Поэтому его концентрация в атмосфере и биосфере непрерывно убывала бы (по Либби, вдвое за каждые 5568 лет), если бы убыль не пополнялась столь же непрерывно новообразованием C14 в атмосфере. Сколько убывает, столько и прибывает (откуда это известно? — Авт.)
Но в эту удивительную взаимоуравновешенность и соразмерность природы врезается аккорд дисгармонии. Его вносит смерть. После смерти организма новый углерод в него уже не поступает (из воздуха в тело растения, с питанием в тело животного) и уменьшение концентрации C14 не восполняется радиоактивность мертвого органического тела (трупа, древесины, угля и т.п.) неудержимо падает — и что самое важное — со строго определенной скоростью!
Значит, достаточно измерить, насколько уменьшилась удельная радиоактивность умершего организма по сравнению с живыми, чтобы определить, как давно этот организм перестал обновлять свои клетки — как давно срублено дерево, подстрелена птица, умер человек. Конечно, это нелегко: радиоактивность природного углерода очень слаба (даже до смерти организма — один атом C14 на 10 млрд. атомов нормального углерода). Однако Либби разработал средства и приемы измерения и пересчета — так появился радиоуглеродный метод определения возраста древних объектов» ([б1], стр. 52–53).
Обсудим же подробнее физические основы радиоуглеродного метода датировки.
Физические основы радиоуглеродного метода
Атмосферу Земли пронизывают нейтроны, плотность потока которых меняется с высотой и геомагнитной широтой. Так, например, максимальное количество нейтронов находится на высоте примерно 12 км, а вблизи поверхности Земли плотность потока нейтронов уменьшается до нуля. На широте Парижа плотность этого потока (на равной высоте) в три раза больше его потока на широте Алжира (см. [65], стр. 138–139).
Отсюда можно сделать три вывода:
1) нейтроны возникают в стратосфере под действием космических лучей, т.е. представляют собой вторичные частицы космического излучения;
2) первичные космические лучи, порождающие нейтроны, являются потоком заряженных частиц;
3) возникшие нейтроны почти немедленно поглощаются газами воздуха, так что до поверхности Земли доходит их ничтожное количество.
Число нейтронов в минуту, возникающих в земной атмосфере, равно (см. [65] стр. 139) приблизительно 6x1020 нейтронов/мин с ошибкой +/-25%.
Таким образом, каждую минуту на Земле возникает от 4,5х1020 до 7,5х1020 нейтронов. Эти нейтроны сталкиваются с атомами атмосферного азота и кислорода, вступая с ними в ядерную реакцию. «Сравнительно небольшое число нейтронов достигает поверхности Земли, и резонно предположить, что каждый нейтрон, рождаемый космическими лучами, создает атом радиоуглерода, следовательно, скорость образования нейтронов равна скорости образования радиоуглерода. Это составляет примерно 7,5 кг радиоуглерода в год» ([65], стр. 104).
Период полураспада радиоуглерода C14 равен примерно 5600 лет, так что 1% радиоуглерода распадается примерно за 80 лет.
Отсюда легко определить, что равновесное количество C14 на Земле составляет примерно 60 тонн (с ошибкой +/-25%, т.е. от 45 до 75 тонн). Это означает, что в современном образце один атом радиоуглерода приходится на 0,8х1012 атомов обыкновенного углерода, откуда следует (см. [65], стр. 143), что в одном грамме природного углерода происходит в среднем 15 распадов в минуту.
Образовавшийся радиоуглерод перемешивается в атмосфере, поглощается океанами и усваивается организмами. Сфера распространения углерода называется обменным углеродным резервуаром. Он состоит (см. [63], стр. 30) из атмосферы, биосферы, поверхностных и глубинных океанических вод. Если принять содержание углерода в биосфере за 1, то атмосфера будет содержать 2 единицы, почва и поверхностные воды океана — по 3 единицы, а глубинные воды океана — 120 единиц. Таким образом, подавляющая масса углерода похоронена в глубине океана.
«Под радиоуглеродным возрастом подразумевается время, прошедшее с момента выхода объекта из обменного фонда до момента измерения C14 в образце» ([63], стр. 32).