Что такое радиоуглеродный анализ? Радиоуглеродный метод
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…
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 .
Радиоуглеродный (РУ) метод датирования был изобретён американским химиком Уилардом Либби в 1946 году, в 1960 году Либби стал Нобелевским лауреатом по химии за обоснование этого метода и его применение. РУ-метод заключается в измерении процентного содержания радиоактивного изотопа углерода С14 в органике и расчётах возраста органики на этом основании. Изначально идея Либби опиралась на следующие
гипотезы:
1. С14 образуется в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей, затем перемешивается в атмосфере, входя в состав углекислого газа. Предполагалось, что процентное содержание С14 в атмосфере является постоянным и не зависит от времени и места, несмотря на неоднородность самой атмосферы и распад изотопов.
2. Скорость радиоактивного распада является постоянной величиной, измеряемой периодом полураспада в 5568 лет (предполагается, что за это время половина изотопов С14 превращается в С12).
3. Животные и растительные организмы строят свои тела из углекислоты, добываемой из атмосферы, и при этом живые клетки содержат тот же процент изотопа С14, что находится в атмосфере.
4. По смерти организма, его клетки выходят из цикла углеродного обмена, поэтому изотопы углерода С14 по экспоненциальному закону радиоактивного распада превращаются в стабильный изотоп С12. Что и позволяет расчитать время, прошедшее со времени смерти организма. Это время называется «радиоуглеродным возрастом».
У этой теории, по мере накопления материала, стали появляться контрпримеры: недавно умершие организмы внезапно получались очень древними, или напротив - могли содержали столь огромное количество изотопа, что получали отрицательный РУ-возраст. Некоторые заведомо древние предметы имели молодой РУ-возраст (такие артефакты объявлялись поздними подделками). В итоге оказалось, что РУ-возраст далеко не всегда совпадает с истинным возрастом, в том случае, когда истинный возраст можно проверить. Но РУ-метод применяется в основном для датирования органических предметов неизвестного возраста, тем самым эти даты могут и не иметь независимой проверки. Получаемые парадоксы можно объяснить следующими недостатками теории Либби (эти и иные факторы проанализированы в книге М.М. Постникова «Критическое исследование хронологии древнего мира, в 3-х томах»,- М.: Крафт+Леан, 2000, в томе 1, стр. 311-318, написанной в 1978 году):
1) Непостоянство, неравномерность процентного содержания С14 в атмосфере, его неоднородное распределение. Содержание С14 зависит от космического фактора (интенсивность солнечного излучения) и земного (поступление в атмосферу «старого» углерода из-за горения или гниения древней органики, возникновения новых источников радиоактивности, колебаний магнитного поля Земли). Изменение этого параметра на 20% влечёт ошибку в РУ-возрасте почти в 2 тысячи лет.
2) Скорость радиоактивного распада изотопов не является постоянной, - действительно, со времён Либби период полураспада С14 по официальным справочникам «изменился» на сотню лет, то есть,- на пару процентов (этому соответствует изменение РУ-возраста на полторы сотни лет). По всей видимости, значение этого периода значительно (в пределах нескольких процентов) зависит от экспериментов, в которых он определяется. А, возможно, зависит от каких-то внешних условий, полей и сил.
3) Изотопы углерода не являются вполне химически эквивалентными, и поэтому клеточные мембраны могут использовать их избирательно: некоторые абсорбировать С14, некоторые - наоборот, избегать его. Поскольку процентное содержание С14 ничтожно (один атом С14 к 10 миллиардам атомов С12), даже незначительная избирательность клетки в изотопном отношении повлечёт большое изменение РУ-возраста (колебание на 10% приводит к ошибке примерно 600 лет).
4) По смерти организма, его ткани не выходят из углеродного обмена, участвуя в процессах гниения и диффузии.
Со времени Либби физики-радиоуглеродчики научились очень точно определять содержание изотопа в образце, заявляют даже, что они способны пересчитать отдельные атомы изотопа. Разумеется, такой подсчёт возможен только для небольшого образца органической ткани, но в этом случае возникает вопрос - насколько точно этот небольшой образец представляет весь предмет? Насколько однородно содержание изотопа в нём? Ведь ошибки в несколько процентов приводят с столетним изменениям РУ-возраста.
Калибровочная шкала С14.
Признав существенное непостоянство содержание С14 в атмосфере, физики-радиоуглеродчики примерно с 70-х годов стали строить, т.н. «калибровочные шкалы» изотопа С14: по распределению изотопа в кольцах долгоживущих деревьев (американских секвой тысячелетнего возраста) было экстраполировано содержание изотопа в атмосфере за последние несколько тысяч лет. Такая шкала имеет определённый смысл для того региона, где она составлялась, но перенос её в другие регионы, на другие континенты является малообоснованным, и, скорее всего, ошибочным.
Попытки построения аналогичных шкал по короткоживущим деревьям Европы порождает иную проблему: РУ-шкала оказывается привязанной к дендрошкале региона, составленной, как указано выше, ещё менее надёжно. В итоге получается, что РУ-шкалу привязывают к произвольной и ошибочной дендрошкале, а последнюю обосновывают ссылкой на согласие с РУ-шкалой: и слепой ведёт слепого. Такого рода аргументы любят повторять российские археологи из школы Колчина.
Калибровочная шкала С14 испытывает значительную вариацию своих значений. Это привело к тому, что теперь для определения РУ-возраста радиоуглеродчикам необходимо знать интервал поиска необходимой даты, поскольку нужные значения содержания изотопа теперь могут располагаться во всех исторических тысячелетиях. Этот интервал берётся из априорных указаний традиционных историков: историки указывают подозрительный век - радиоуглеродчики выдают историкам «точную» дату, в других веках даты были бы иными. Процесс получения иных датировок на том же материале проиллюстрировал А.М. Тюрин <2>.
Все эти новшества РУ-метода пытаются снять влияние фактора 1), из предыдущих, а прочие - учёту не поддаются. В итоге, получается так, что радиоуглеродные датировки являются не более надёжными или научными, чем датировка «на глазок», по «стилю эпохи», но они используются для создания впечатления о научности традиционной хронологии, созданной средневековыми астрологами и богословами. Иной раз от историков приходится слышать даже заявления о том, что РУ-методом датированы античные монеты! Но даже если бы эти монеты были чугунными и содержали бы достаточное количество углерода, то РУ-датирование должно было бы показать не время изготовления монеты, а возраст руды (многие сотни тысяч лет). Следует думать, что многие ссылки на РУ-датирование являются таким же обманом научного мира.
Литература
1. Постников М.М. «Критическое исследование хронологии древнего мира, в 3-х томах, 1978 года»,- М.: Крафт+Леан, 2000, том 1, стр. 311-318.
2. Статьи А.М. Тюрина в Альманахе НХ №3:
Физические основания
Углерод, являющийся одной из основных составляющих биологических организмов, присутствует в земной атмосфере в виде стабильных 12 C и 13 C и радиоактивного 14 C. Изотоп 14 C постоянно образуется в под действием (главным образом, но и излучения от земных источников тоже). Соотношение радиоактивного и стабильных изотопов углерода в атмосфере и в биосфере в одно и то же время в одном и том же месте одинаково, поскольку все живые организмы постоянно участвуют в углеродном обмене и получают углерод из окружающей среды, а изотопы, в силу их химической неразличимости, участвуют в биохимических процессах практически одинаковым образом. В живом организме удельная активность 14 C равна примерно 0,3 распада в секунду на грамм углерода, что соответствует изотопному содержанию 14 C около 10 −10 %.
С гибелью организма углеродный обмен прекращается. После этого стабильные изотопы сохраняются, а радиоактивный (14 C) испытывает с 5568±30 лет, в результате его содержание в останках постепенно уменьшается. Зная исходное соотношение содержания изотопов в организме и измерив их текущее соотношение в биологическом материале, можно определить, сколько углерода-14 распалось и, таким образом, установить время, прошедшее с момента гибели организма.
Применение
Для определения возраста из фрагмента исследуемого образца выделяется углерод (путём сжигания фрагмента), для выделенного углерода производится измерение радиоактивности, на основании этого определяется соотношение изотопов, которое и показывает возраст образца. Образец углерода для измерения активности обычно вводится в газ, которым наполняется пропорциональный счётчик, либо в жидкий . В последнее время для очень малых содержаний 14 C и/или очень малых масс образцов (несколько мг) используется ускорительная масс-спектрометрия, позволяющая прямо определять содержание 14 C. Предельный возраст образца, который может быть определён радиоуглеродным методом - около 60 000 лет, т. е. около 10 периодов полураспада 14 C. За это время содержание 14 C уменьшается примерно в 1000 раз (около 1 распада в час на грамм углерода).
Измерение возраста предмета радиоуглеродным методом возможно только тогда, когда соотношение изотопов в образце не было нарушено за время его существования, то есть образец не был загрязнён углеродосодержащими материалами более позднего происхождения, радиоактивными веществами и не подвергался действию сильных источников радиации. Определение возраста таких загрязнённых образцов может дать огромные ошибки. Так, например, описан случай, когда тестовое определение по траве, сорванной в день анализа, дало возраст порядка миллионов лет, из-за того, что трава была сорвана на газоне вблизи автодороги с постоянным сильным движением, и оказалась сильно загрязнена веществами выхлопных газов. За прошедшие с момента разработки метода десятилетия накоплен большой опыт в выявлении загрязнений и в очистке от них образцов. Погрешность метода в настоящее время, как считается, находится в пределах от семидесяти до трёхсот лет.
Один из наиболее известных случаев применения радиоуглеродного метода - исследование фрагментов (христианской святыни, якобы хранящей на себе следы тела распятого ), проведённый в году, одновременно в нескольких лабораториях . Радиоуглеродный анализ позволил датировать плащаницу периодом - веков.
Калибровка
Исходные предположения Либби, на которых строилась идея метода, заключались в том, что соотношение изотопов углерода в атмосфере во времени и пространстве не меняется, а содержание изотопов в живых организмах в точности соответствует текущему состоянию атмосферы. В настоящее время твёрдо установлено, что все эти предположения могут быть приняты лишь приблизительно. Содержание изотопа 14 C зависит от радиационной обстановки, которая меняется во времени из-за колебания уровня космических лучей и активности , и в пространстве, вследствие неодинакового распространения радиоактивных веществ на поверхности Земли и событий, связанных с радиоактивными материалами (так, например, в настоящее время в образование изотопа 14 C до сих пор вносят свой вклад радиоактивные материалы, которые образовались и были рассеяны при испытаниях в атмосфере в середине века). В последние десятилетия вследствие сжигания ископаемого топлива, в котором 14 C практически отсутствует, атмосферное содержание этого изотопа снижается. Таким образом, принятие некоторого соотношения изотопов за постоянное способно породить значительные ошибки (порядка тысячелетий). Кроме того, исследования показали, что некоторые процессы в живых организмах приводят к избыточному накоплению радиоактивного изотопа углерода, что нарушает естественное соотношение изотопов. Понимание процессов, связанных с углеродным обменом в природе и влияния этих процессов на соотношение изотопов в биологических объектах было достигнуто не сразу.
В результате радиоуглеродные датировки, производившиеся 30-40 лет назад часто оказывались весьма неточными. В частности, проведённая тогда проверка метода по ныне живущим деревьям возрастом в несколько тысяч лет показала значительные отклонения для образцов древесины возрастом свыше 1000 лет.
В настоящее время для правильного применения метода произведена тщательная калибровка, учитывающая изменение соотношения изотопов для различных эпох и географических регионов, а также учёт специфики накопления радиоактивных изотопов в живых существах и растениях. Для калибровки метода используется определение соотношения изотопов для предметов, абсолютная датировка которых заведомо известна. Одним из источников калибровочных данных является . Также проведены сопоставления определения возраста образцов радиоуглеродным методом с результатами других изотопных методов датирования. Стандартная кривая, используемая для пересчёта измеренного радиоуглеродного возраста образца в абсолютный возраст, приведена здесь: .
Можно констатировать, что в своём современном виде на историческом интервале (от десятков лет до 60-70 тысяч лет в прошлое) радиоуглеродный метод можно считать достаточно надёжным и качественно откалиброванным независимым методом датирования предметов биологического происхождения.
Критика метода
Несмотря на то, что радиоуглеродное датирование уже давно вошло в научную практику и достаточно широко используется, высказывается и критика этого метода, ставящая под сомнение как отдельные случаи его применения, так и теоретические основания метода в целом. Как правило, радиоуглеродный метод критикуется сторонниками , и других . Основные возражения против радиоуглеродного датирования приведены в статье .
Понятно, чтобы объявить тот или иной артефакт достоянием какой-то працивилизации, необходимо установить его возраст, определив точную дату создания предмета. Однако современные археологи и историки способны это сделать лишь в очень редких случаях. Подавляющее большинство археологических находок датируются приблизительно.
Радиоуглеродный метод датировки в археологи
Для датировки найденных предметов применяются несколько методов, но, к сожалению, каждый из них не свободен от недостатков, особенно применительно к поискам следов прадревних культур.
Радиоуглеродный метод:
- - Образование радиоуглерода 14С
- - Распад 14С
- - Условие равновесия для живых организмов и неравновесие для умерших организмов, в которых радиоуглерод распадается без пополнения извне
радиоуглеродный метод датировки
В настоящее время наиболее известным и часто применяемым является радиоуглеродный метод, который работает с радиоактивным изотопом углерода С14. Этот метод разработал в 1947 г. американский физикохимик, лауреат Нобелевской премии У.Ф. Либби. Суть метода заключается в том, что радиоактивный изотоп углерода С14 образуется в атмосфере под действием космического излучения. Вместе с обычным углеродом С12 он находится в органической ткани всего живого. Когда организм умирает, обмен его углерода с атмосферой прекращается, количество С14 уменьшается при разложении и не восстанавливается. Определение соотношения С14/С12 в образцах при известной и постоянной скорости разложения С14 (5568±30 лет) и даёт возможность установить возраст объекта, или, точнее, срок, который прошёл после его смерти.
лаборатории радиоуглеродного анализа
Казалось бы, всё ясно и просто, однако при таком способе датировки образцов многие даты оказываются ошибочными вследствие загрязнённости объектов или ненадёжности их связи с другими археологическими находками. Поэтому многолетняя практика применения радиоуглеродных измерений заставила сомневаться в их точности. Американский археолог У. Брей и английский историк Д. Трамп пишут: «Во-первых, полученные даты никогда не являются точными, только в двух случаях из трех правильная дата укладывается в этом интервале; во-вторых, скорость распада С14 основывается на периоде полураспада 5568±30 лет, и сейчас становится ясно, что это значение скорости полураспада слишком мало. Значение решено не менять, пока не будет принята новая международная норма; и, в третьих, тезис о неизменности скорости полураспада С14 тоже встречает возражения». Сравнивая результаты этого метода (по одним и тем же образцам) с результатами дендрохронологического анализа (то есть по кольцам среза деревьев), уже упомянутые исследователи делают вывод, что к датировке радиоуглеродным методом можно относиться с доверием только для последних 2000 лет.
туринская плащаница фото, самый знаменитый объект для исследований методом радиоуглеродного анализа
Российский ученый Ф. Завельский говорит, радиоуглеродный метод датировки зависит от справедливости принятых apriori в науке допущений:
- - допущение интенсивность космического из-лучения, падающего на Землю десятки тысяч лет, не менялась;
- - радиоуглерод, земной атмосферы облучался нейтронами, «разбавлялся» стабильным углеродом всегда одинаково;
- - удельная активность углерода в атмосфере не зависит от долготы и широты местности и её высоты над уровнем моря;
- - содержание радиоуглерода в живых организмах было таким же, как и в атмосфере на протяжении обозримой истории. Если одно из принятых допущений окажется неверным, (а если сразу несколько) то результаты радиоуглеродного метода вообще могут стать иллюзорными.
- Исследователь А. Скляров о применении радиоуглеродного анализа пишет так: «Ненавязчивое желание» лабораторий радиоуглеродных исследований заранее получить от историков и археологов «ориентировочный возраст образца» порождено тщательно скрываемой погрешностью самого метода и носит характер «от лукавого» .
- Таким образом, для хотя бы ориентировочной датировки археологам приходится параллельно применять другие методы, прибегая к простому сравнению результатов, исходя из того, какая датировка лучше подходит для той или иной находки или всего археологического комплекса. Понятно, что точность датировок в этом случае оставляет желать лучшего.
Туринская плащаница: позитив и негатив
Исследование фрагментов Туринской плащаницы - один из наиболее известных случаев применения радиоуглеродного метода датировки объекта исследований.
Радиоуглеродный анализ датировал плащаницу периодом XI - XIII вв. Скептики считают такой результат подтверждением того, что плащаница - средневековая подделка. Сторонники же подлинности реликвии считают полученные данные результатом загрязнения плащаницы углеродом при пожаре в XVI в.
Понятно, чтобы объявить тот или иной артефакт достоянием какой-то працивилизации, необходимо установить его возраст, определив точную дату создания предмета. Однако современные археологи и историки способны это сделать лишь в очень редких случаях. Подавляющее большинство археологических находок датируются приблизительно. Радиоуглеродный метод датировки в археологи Для датировки найденных предметов применяются несколько методов, но, к сожалению, каждый из них не свободен от недостатков, особенно применительно к поискам следов прадревних культур. Радиоуглеродный метод: - Образование радиоуглерода 14С - Распад 14С - Условие равновесия для живых организмов и неравновесие для умерших организмов, в которых радиоуглерод распадается без пополнения извне радиоуглеродный…