Что лежит в основе углеродного анализа. Радиоуглеродное датирование
В последнее время на Городе развернулось множество споров, касающихся таких тем, как альтернативная история, хронология, креационизм и теория эволюции. В ходе споров постоянно всплывает тема "достоверны ли научные/общепринятые доказательства возраста того или иного артефакта, явления, события и т.п".
Поэтому предлагаю вниманию описание радиоуглеродного метода датирования, как одного из самых распространённых для определения возраста артефактов.
Радиоуглеродный метод датирования - это радиометрический метод, использующий естественное содержание изотопа углерода-14 (14 С) для определения возраста углеродсодержащих материалов. Диапазон применения - до 50 000 лет.Необработанные данные о возрасте, т.е. данные, не подвергшиеся калибровке, обычно называют радиоуглеродными годами "до настоящего времени". В качестве нулевого отсчёта, т.е. "настоящего времени", принято считать 1950 год н.э.
Радиоуглеродный метод датирования был изобретён Виллардом Либби (Willard Libby), профессором Чикогского университета и его коллегами в 1949 году. В 1960 году он получил Нобелевскую премию по химии за своё изобретение.
Суть метода заключается в том, что стабильный изотоп азота (14 N) в атмосфере подвергается действию космических лучей, превращающих его в изотоп углерода 14 C, который имеет период полураспада 5730±40 лет. Живые организмы в процессе жизнедеятельности усваивают атмосферный углерод, накапливая в свох тканях некоторое количество 14 C, который, затем, постепенно распадается (предполагается, что после гибели организма новых поступлений 14 C в ткани нет). Исследователю достаточно знать, сколько в среднем 14 C данный вид организмов накапливает за свою жизнь, и определить, сколько его осталось в тканях - на основании этих данных расчитывается возраст в радиоуглеродных годах.
Одной из первых демонстраций работоспособности и точности метода было измерение возраста древесины из захоронения древнеегипетского фараона, чей возраст был заранее известен из исторических документов.
Физика процесса
Углерод имеет 2 стабильных изотопа - 12 C (98,89%) и 13 С (1,11%). Кроме того, на Земле имеются следовые количества нестабильного изотопа 14 С (0,0000000001%). Данный изотоп имеет период полураспада около 5730 лет, и, таким образом, должен был давно исчезнуть с лица Земли. Однако постоянные потоки космических лучей, бомбардирующих атмосферу Земли, обновляют этот запас. Нейтроны, возникающие при бомбардировке космическими лучами атмосферы, вступают в ядерную реакцию с ядрами атомов азота:
n + 14 7 N → 14 6 C + p
Наибольшее количество 14 С наблюдается в атмосфере на высотах 9 — 15 км и в высоких широтах, откуда он распространяется по всей атмосфере и растворяется в океанах. Для приблизительного анализа считается, что "наработка" 14 С происходит примерно с постоянной скоростью, и содержание 14 С в атмосфере примерно постоянна (600 млрд. атомов 14 С на моль).
Полученный углерод быстро окисляется до 14 СО 2 и в дальнейшем усваивается растениями и микроорганизмами, поступая в дальнейшем в пищевую цепь других организмов. Таким образом, каждый живой организм постоянно получает определённое количество 14 С в течение всей жизни. Как только он погибает, такой обмен прекращается, и накопленный 14 С постепенно распадается в реакции бета-распада:
14 6 C → 14 7 N + e - +v e
Испуская электрон и антинейтрино, 14 С превращается в стабильный азот.
В 1958 году Хессел де Врайс (Hessel de Vries) доказал, что концентрация 14 С в атмосфере может сильно изменяться как в разное время, так и в разных местах. Для более точных измерений эти изменения учитываются в виде калибровочных кривых. На приведённом рисунке приводится динамика изменения концентрации 14 СО2 в атмосфере над Австралией и Новой Зеландией — значительный всплеск обусловлен многочисленными применениями ядерного оружия в атмосфере.Кроме того, известно, что морские организмы могут получать углерод из растворённых в воде карбонатов, возраст которых может быть весьма значительным — в силу этого в них может наблюдаться "дефицит" изотопа 14 С, что делает радиоуглеродный метод гораздо менее надёжным для данного вида материалов.
Вычисление возрастаРаспад 14 С подчиняется экпоненциальному закону. Другими словами, количество атомов, подвергающихся распаду за определённый период, зависит от исходного количества атомов в начале этого периода. Количество оставшихся атомов С после того, как пройдёт время t , будет выражаться формулой:
С = С 0 е -t / T
где С 0 - исходное количество атомов, T — среднее время распада = t 1/2 (время полураспада) * ln2 , e — основание натурального логарифма.
Таким образом, радиоуглеродный возраст t РВ (без поправки на флуктуации количества 14 С) будет выражаться формулой:
t РВ = -t 1/2 * log 2 (C / C 0 )
Измерения и шкалы
Традиционные методы подсчёта оставшегося в образцах материала 14 С основаны на подсчёте количества всё ещё распадающихся атомов (методы газовой и жидкостной сцинтилляции, основанные на прямом подсчёте "вспышек", порождаемых распадами отдельных атомов 14 C в специальных сцинтилляционных камерах, оборудованных датчиками), но они малочувствительны и могут приводить к большим погрешностям при исследовании малых образцов (менее 1 грамма углерода). Так, например, в образце возраста 10 000 лет среднее число распадов будет 4 атома/секунду в одном моле углерода (примерно 30-40 грамм для древесины), что либо слишком мало для получения надёжной статистики, либо требует слишком большого времени (что также может привести к накоплению ошибки за счёт посторонних сцинтилляций) .
Когда различные авторы апеллируют к весьма ненадёжной и недостоверной информации, получаемой радиоуглеродным методом, прежде всего имеются ввиду традиционные методы подсчёта сцинтилляций.Изотопная масс-спектрометрия
в последние годы стала основным инструментом для проведения радиоуглеродного датирования. Данный метод основывается на том, что атомы разных изотопов (и веществ, сосоящих из них) имеют разную массу. Образцы вещества окисляются до образования углекислого газа (остальные оксиды удаляются), затем полученный газ ионизируется и на высокой скорости проходит через магнитную камеру, где заряженные молекулы отклоняются от исходной траектории. Чем больше отклонение - тем легче молекула, и тем меньше в ней 14 С. Подсчитав соотношение слабо отклонившихся и сильно отклонившихся молекул, можно определить, какова концентрация 14 С в образце с высокой точностью. Этот метод позволяет датировать образцы с массой всего несколько миллиграммов в диапазоне до 60 000 лет (данные 2005 года).
Калибровка
Как было неоднократно сказано, данный метод существенным образом зависит от предположения, что содержание 14 С в атмосфере примерно постоянно. Однако на практике это не так. Уровень 14 С зависит от многих факторов. В первую очередь, от интенсивности космического излучения, которая изменяется в зависимости от изменений магнитного поля Земли, на которое, в свою очередь, действуют вспышки на Солнце. Кроме того, баланс 14 C может нарушаться вследствие крупных выбросов в атмосферу углерода из океана (газовый конденсат), вулканической и иной деятельности. Изменения климата и деятельность человечества также могут нарушать данный баланс.
Основными способами калибровки метода, то есть расчёта баланса 14 С в требуемый период, являются сравнения результатов радиоуглеродного метода с другими независимыми методами — дендрохронологией, исследованиями кернов древнего льда, донных отложений, образцов древних кораллов, пещерных отложений и натёков.
На графике калибровки представлена зависимость радиоуглеродного возраста образцов от их возраста, расчитанного по совокупности других методик. Современная (по данным 2004 года) точность калибровки составляет ±16 лет для возрастов до 6 000 лет и не более ±160 лет для возрастов до 26 000 лет.
Таким образом, современный радиоуглеродный метод датирования является достаточно точным для приблизительной оценки возраста образцов, особенно в исторический период развития цивилизации (4000 лет до н.э.) Однако многочисленные ошибки отсутствия или неверной калибровки , устаревшие методы подсчёта количества изотопа 14 С, и, как следствие, имевшие место "подгонки под ответ" дали богатую почву для сомнений в правомерности датирования этим методом .Однако сейчас (опять же, с известной оговоркой) этот метод можно признать надёжным , тем более, что в мире имеется около 130 независимых лабораторий, выполняющих данное исследование, и постоянно ведутся работы по улучшению калибровки.
Литература
- Arnold, J. R. and Libby, W. F. (1949) Age Determinations by Radiocarbon Content: Checks with Samples of Known Age , Science 110, 678-680.
- Libby, W.F. Radiocarbon dating , 2nd Edition, Chicago, University of Chicago Press, 1955.
- C. Crowe, Carbon-14 activity during the past 5000 years , Nature , 182, (1958): 470 + опровержения в том же номере: а) K. O. Münnich, H. G. Östlund, and H. de Vries, Nature , 182, (1958): 1432 и б) H. Barker, Nature , 182, (1958): 1433 - в обеих даются доказательства широких изменений уровня 14 С и, соответственно, приводятся расчёты, дающие гораздо меньшие возраста для образцов, представленных C. Crowe.
- de Vries, H. L. (1958). Variation in Concentration of Radiocarbon with Time and Location on Earth, Proceedings Koninlijke Nederlandse Akademie Wetenschappen B, 61: 94-102; and in Researches in Geochemistry, P. H. Abelson (Ed.) (1959) Wiley, New York, p. 180
- Aitken, M. J. Physics and Archaeology , New York, Interscience Publishers, 1961.
- Libby, W.F. Radiocarbon; an Atomic Clock , Annual Science and Humanity journal, 1962.
- Kovar, A. J. (1966)
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…
В настоящее время для определения возраста археологических находок применяются несколько методов, самым достоверным из которых считается радиоуглеродный. Однако даже этот самый надежный метод имеет огромные погрешности. Благодаря анализу полученных данных ученые осознали, что скорость радиоактивного распада не является неизменной, как это считалось ранее, поскольку подвержена влиянию многих сторонних факторов. Это значит, что «атомные часы» сбиваются в зависимости от внешних условий.
Вот лишь некоторые примеры датировок «точнейшего» метода. Датирование по углероду-14 (14 C) показало: только что убитый тюлень умер 1 300 лет назад; скорлупа живых улиток имела возраст 27 000 лет; возраст раковины живого моллюска – 2 300 лет и т. п. В пещере Бельт (Иран) нижележащий слой датирован возрастом примерно 6 000 лет, а вышележащий – 8 500. То есть получается обратная последовательность слоев, что, естественно, невозможно. И подобных примеров множество.
Чем же объяснить такую величину погрешности самого точного метода? Дело в том, что данный анализ производится путем определения в образце соотношения радиоактивного углерода-14 со стабильным углеродом. Считается, что с момента прекращения жизнедеятельности органического материала, «новый» углерод-14 в него не поступает, а имеющийся – постепенно распадается с постоянной скоростью, в то время как стабильный углерод, естественно, остается неизменным. Однако при разных условиях углерод из внешней среды (от всего рядом находящегося, что содержит углерод: вулканических явлений, действия огня и даже высокой температуры, из почвы залегания или из атмосферы) может проникать в исследуемый образец. И тогда картина кардинально меняется!
Рис. Принцип радиоуглеродного метода датирования
Кроме того, никто точно не может знать, как изменялся уровень углерода-14 в атмосфере в течение различных периодов. Но ученые определенно знают, что он менялся, причем значительно. Дендрологические исследования (анализ колец деревьев) показывают, что уровень углерода-14 в земной атмосфере за последние 4 - 5 тысяч лет сильно менялся (такой возраст по кольцам имеют самые древние деревья; точный возраст посчитать не возможно, т.к. годовые кольца со временем просто сливаются, а в ряде случаев за один год может образовываться несколько годичных колец). Но что было раньше – никто не знает, это область догадок. Более того, нельзя быть уверенным, что углерод-14 в кольцах древних деревьев соответствует углероду-14 атмосферы того времени, когда нарастало кольцо. Ведь на протяжении последующих лет эта часть дерева была в прямом контакте с соседними слоями ствола, с питательными веществами, солнечным светом, воздухом и другими внешними факторами, которые не могли не повлиять на содержание углерода.
Таким образом, радиоуглеродному анализу можно доверять с огромной натяжкой и применять его только в качестве одного из подтверждающих факторов возраста находки, но не как основной и определяющий.
В трудах критиков радиоуглеродного метода можно встретить такую цитату: «Шесть уважаемых лабораторий выполнили 18 анализов возраста древесины из Шелфорда в графстве Чешир. Оценки варьируют от 26 000 до 60 000 лет, разброс составляет 34 000 лет» 1 .
Также многие даты, полученные с помощью радиоуглеродного датирования, не совпадают с хронологией, установленной историками и археологами на основании документов и артефактов.
Рассуждая о радиоуглеродном методе датирования, нельзя не обратить внимание еще на несколько моментов. Заявление о значительном возрастедревних находок, сделанное на основании измерения в них количества углерода-14, можно объяснить с помощью Библии. Дело в том, что до потопа, который, по библейским расчетам, произошел приблизительно 4,5 тыс. лет назад, содержание углерода-14 в атмосфере Земли должно было быть минимальным. Согласно Священному Писанию, до потопа над нашей планетой одним из слоев атмосферы был защитный купол из воды 2 . Водяной экран защищал Землю от радиоактивного углерода-14 и вредных космических излучений. Поэтому, как того и следовало ожидать, в допотопных образцах содержание углерода-14 исключительно мало, что воспринимается учеными-материалистами как следствие его распада, в связи с чем они говорят о значительных временных сроках.
Кроме того, углеродный метод датировки даже теоретически не рассчитан на определение возраста, превышающего 50 000 лет. Об этом открыто заявляют сами ученые. Поэтому материалисты никак не могут объяснить, почему в каменном угле, нефти и алмазах также имеется углерод-14. Ведь согласно научным данным, углерод-14 имеет короткий период полураспада (5 730 лет) и просто не может существовать в образцах, датируемых сотнями тысяч лет, не говоря уже о многих миллионах и тем более миллиардах лет. Однако углерод-14 имеется во всех пластах, что подтверждает молодой возраст Земли.
1 Хэнкок Г. Следы богов. М., 2006.
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…
Обзор
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 .