Представьте, что у вас в руках оказался кусок древнего растения, пролежавшего в каком-нибудь куске торфа тысячи и тысячи лет. Как вычислить его точный возраст? На первый взгляд - никак… Но на самом деле выход есть: радиоуглеродное датирование! И сейчас #КнигаРастений расскажет о нём подробнее.
Как известно, все растения поглощают из атмосферы углекислый газ, чтобы потом из входящего в него углерода строить всё многообразие химических веществ, совокупность которых и является организмом. А теперь внимание - мы начинаем строить логическую цепочку. Солнце щедро одаривает планету радиацией и элементарными частицами - не будь у нас атмосферы, всё живое быстро бы пропеклось до хрустящей корочки. Эти разные элементарные частицы сталкиваются с атомами в атмосфере, происходит множество сложных реакций, но нас интересует только углерод. С ним связан интересный факт - атмосферный азот ловит нейтрон из космоса, его ядро теряет протон, и на свет появляется радиоактивный углерод с массой 14 вместо 12. Возникает его всего 8 тонн в год, что для атмосферы - пшик.
Но именно этот изотоп окисляется и оказывается внутри углекислого газа. Не пройдёт много времени, как углекислый газ с «сюрпризом» окажется внутри растения. Пара радиоактивных атомов фотосинтезу не помешает, и радиоуглерод вскоре станет частью какого-нибудь листочка, стебелёчка или цветочка.
На этом атом-диверсант не остановится. Побеги зажуёт мимо проходящая бурёнка - и в ней тоже найдётся место для «неформала». Так разными путями радиоактивный атом попадёт в каждый организм. Учёные подсчитали, что во всех живых организмах всегда соблюдается одинаковая пропорция обычного и радиоактивного углерода, ведь практически весь углерод мы так или иначе когда-то получили от растений и продолжаем получать в течение жизни. Ровно до того момента, пока не наступит смерть.
Радиоактивные атомы распадаются, а новые не поступают внутрь через фотосинтез, поедание зелени или поедание поедателей зелени. Со временем его количество всё уменьшается, остаётся обычный углерод, совершенно не активный. Возвращаемся к кусочку древнего растения, возраст которого очень хочется узнать. Период полураспада радиоактивных атомов внутри него - 5730 лет. Достаточно вычислить их концентрацию, и путём весьма хитрых расчётов мы имеем возможность узнать относительно точно, когда умерло это дерево. Бинго! И если вдруг на Римском форуме археологи находят выкинутую шкурку какого-либо фрукта, то они имеют полное право судить, сколько веков или даже тысячелетий она там пролежала.
Интересно, что в редких случаях можно таким образом оценить углерод не только в органических соединениях, но и, например, в известковых ракушках. Правда, метод не работает, если у вас в руках нечто старше 70 тысяч лет: там радиоуглерод днем с огнём не сыщешь. Сложности начинаются и с относительно недавними событиями: сжигание человеком ископаемого топлива (в котором C14 уже не осталось) меняет соотношение изотопов в атмосфере и, следовательно, во всей цепочке организмов, начинающейся с растений. Но метод всё равно получился действенным - настолько, что в своё время обеспечил создателю Нобелевскую премию!