Восхитительный тред в твиттере д-ра Джудит Хаббард, доцента Наньянского технологического университета. В нём она рассказывает как добыча ископаемого топлива негативно влияет на слонов (но не так как вы могли бы подумать), а ядерные взрывы, наоборот, спасли их. Перевёл его для вас на русский:
***
Знаете ли вы, что ядерные испытания позволили бороться с браконьерством слонов в период с 1960 по 2020 год?
Эта возможность заканчивается... из-за ископаемого топлива.
История начинается с химии и основ радиоуглеродного метода.
Я уверена, что вы слышали об углеродном датировании, но знаете ли вы, как оно работает?
Космические лучи - высокоэнергетическое излучение из-за пределов нашей Солнечной системы - выбивают нейтроны из атомов в верхних слоях атмосферы. Когда эти нейтроны попадают в атомы азота-14 (78% атмосферы), они выбивают протон, превращая 14N в 14C.
14C нестабилен (его период полураспада составляет ~5700 лет) и естественным образом распадается обратно на 14N. Но поскольку он постоянно образуется и постоянно распадается, его уровень в атмосфере остается довольно стабильным: ~1 атом из каждого миллиарда.
В отличие от него, примерно 140 000 из каждого миллиарда атомов являются другим углеродом: 99% 12C (6 нейтронов) и 1% 13C (7 нейтронов).
В доиндустриальный период эти уровни были довольно стабильными.
На самом деле, под "стабильностью" я подразумеваю, что они постоянно поднимались и опускались. Вверх летом в Северном полушарии и вниз зимой, по мере того, как лиственные деревья растут и теряют свои листья.
Земля "дышит".
Какое это имеет отношение к определению возраста чего-либо?
Живые существа принимают углерод в свои тела. Растения вдыхают его, животные едят растения. Этот углерод в основном состоит из 12C, немного 13C, крошечное количество 14C.
14C распадается (медленно) на 14N, но живые существа осуществляют круговорот углерода, поэтому 14C пополняется за счет дыхания и питания.
Но когда живое существо умирает, запасы 14C больше не пополняются. Количество 14C в организме распадается - через 5 000 лет остается примерно половина.
12C и 13C, однако, остаются неизменными.
Соотношение 14C и других C говорит о том, как давно умерло это существо.
Через 30 000 лет у вас останется только ~2% от первоначального 14C, а через 60 000 лет - ~0,03%. На этом все заканчивается - в материалах уже недостаточно 14C для измерения.
Так какое отношение это имеет к людям и ядерным бомбам?
Ну, радиоуглеродное датирование работает только в том случае, если известно исходное соотношение 14C и стабильного углерода.
А мы изменяли это соотношение. Очень сильно.
Ископаемый углерод - в нефти, природном газе и угле - потерял свой 14C очень давно. Большая часть сожженного нами угля образовалась 300-360 МИЛЛИОНОВ лет назад (неудивительно, что когда этот углерод оказался запертым, он вызвал охлаждение Земли). Поэтому 14C все распались.
Затем появились люди, взяли весь этот углерод (12C и 13C) и закачали его в атмосферу.
И доля 14C снизилась.
Это не единственное, что может испортить соотношение углерода - вулканы и солнечная активность также оказывают влияние.
Оказывается, что вычисление дат с помощью радиоуглерода - это не просто элементарная математика, необходимо проделать большую работу, чтобы выяснить соотношение изотопов углерода в прошлом.
И люди сделали именно это!
Калибровочные кривые (используя такие вещи, как кольца деревьев, которые могут давать ежегодные записи) преобразуют 14-C возраст в реальный возраст.
Иногда такая калибровка приводит к странным результатам: образец может иметь возраст X или Y, но не (X+Y)/2.
А потом люди изобрели Бомбу.
И они испытали ее. Снова и снова, и снова.
Это создало множество нейтронов в атмосфере, которые столкнулись с множеством атомов 14N, создав множество атомов 14C, очень быстро.
Это называется "импульс бомбы".
Все живые существа несут в своем теле следы этих ядерных испытаний в виде атомов 14-C - эти атомы, как и все 14-C, имеют период полураспада ~ 5 700 лет.
Они есть у меня. Они есть и у вас. Они не опасны, но они есть.
В 1963 году договор о частичном запрете испытаний в основном прекратил эти испытания, и уровень 14-C начал снижаться.
Но если период полураспада 14-C составляет 5700 лет, то как уровень 14-C снизился почти наполовину за 40 лет?
Ответ заключается в том, что уменьшение доли 14C НЕ является уменьшением количества 14C.
Мы меняем знаменатель: мы закачиваем ископаемый углерод (который не содержит 14C) в атмосферу.
Бомбовый импульс, как ни странно, стал возможностью. Раньше объекты, которым было всего несколько десятков лет, были слишком молоды для датировки по 14C: не хватало распада.
Но примерно с 1960 года соотношение 14C стало очень высоким, и его можно было использовать для точного определения возраста смерти.
Это использовалось, в частности, для борьбы с браконьерством слонов - 14C мог отличить антикварную слоновую кость от браконьерской.
(Спасибо, что держались до самых слонов).
Сейчас эта эпоха подходит к концу. Выбросы ископаемого топлива начинают маскировать импульс бомбы.
К 2030 году уровень 14-C вернется к уровню, существовавшему до бомбардировки.
В этот момент кривая все еще будет идти вниз. Это означает, что современные соотношения будут соответствовать объектам возрастом 100 или даже 1000 лет.
Для браконьерства слонов это означает, что вы сможете обнаружить современную слоновую кость, если она имеет 14-C сигнатуру 1500-летней давности.
Но это сработает только в том случае, если мы продолжим выкачивать ископаемое топливо и не перейдем на более чистую энергию.
В этом случае слоны, вероятно, будут мертвы.
