В предыдущем материале были рассмотрены физические основы методов радиоизотопного датирования, а также некоторые из его разновидностей. В этой части речь пойдет о методе радиоуглеродного датирования.
Радиоуглеродный анализ
Углерод, являющийся одной из основных составляющих биологических организмов, присутствует в земной атмосфере в виде стабильных изотопов C-12 (98,89 %) и C-13 (1,11 %) и радиоактивного C-14, который присутствует в следовых количествах (около одной десяти миллиардной доли процента). Изотоп C-14 постоянно образуется в основном в верхних слоях атмосферы на высоте 12—15 км при столкновении нейтронов и ядер атмосферного азота.
В среднем в год в атмосфере Земли образуется около 7,5 кг радиоуглерода, при общем его количестве примерно 75 тонн.
Период полураспада изотопа углерода C-14 составляет 5730 лет. На 2010 год предельный возраст образца, который может быть точно определён радиоуглеродным методом, около 60 000 лет, то есть около 10 периодов полураспада C-14 . За это время содержание C-14 уменьшается примерно в 1000 раз.
Соотношение радиоактивного и стабильных изотопов углерода в атмосфере и в биосфере примерно одинаково из-за активного перемешивания атмосферы, поскольку все живые организмы постоянно участвуют в углеродном обмене, получая углерод из окружающей среды, а изотопы, в силу их химической неразличимости, участвуют в биохимических процессах практически одинаковым образом.
С гибелью организма углеродный обмен прекращается. После этого стабильные изотопы сохраняются, а радиоактивный C-14 постепенно распадается, в результате его содержание в останках постепенно уменьшается. Зная исходное соотношение содержания изотопов в организме и определив их текущее соотношение в биологическом материале, можно установить время, прошедшее с момента гибели организма.
Один из наиболее известных случаев применения радиоуглеродного метода — исследование фрагментов Туринской плащаницы, проведённое в 1988 году.
Калибровка метода
Исходные предположения создателя метода Уилларда Либби заключаются 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. Однако, эти предположения справедливы лишь приблизительно. Содержание изотопа C-14 в атмосфере зависит от многих факторов таких, как:
- интенсивность космических лучей и активность Солнца;
- широта местности;
- состояние атмосферы и магнитосферы;
- вулканическая деятельность;
- круговорот углекислого газа в природе;
- проведение атмосферных ядерных испытаний;
- сжигание большого количества нефти, природного газа и угля.
Два последних фактора делают невозможным проведение точных радиоуглеродных датировок у образцов 20-го века.
Замедленное достижение радиоуглеродного равновесия в Мировом океане с атмосферой приводит, если не учитывать поправок, к "увеличению возраста" остатков морских организмов, а также тех сухопутных организмов, чья диета в основном состояла из морской пищи.
Именно по этому была создана калибровочная кривая IntCal13, построенная отдельно для северного и южного полушарий, она охватывает последние 50 000 лет и была получена на основании тысяч измерений точно датируемых древесных колец деревьев (последние 12 000 лет), годовых приростов кораллов и отложений фораминифер (раковинные одноклеточные организмы).
Калибровка для морских объектов выполняется по отдельной кривой Marine13, поскольку скорость обмена углерода в морском резервуаре медленнее атмосферного.
В заключение
Подводя итог всему выше сказанному, 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.
Если Вам понравилась статья, не забудьте оценить и поделиться ей с друзьями.
Есть вопросы или пожелания - пишите нам на почту, мы будем рады узнать ваше мнение bio.trash@yandex.ru