Датирование – важнейший элемент любых исторических исследований, особенно в археологии. Для наиболее достоверного датирования привлекают радиоуглеродный анализ образцов органики (РУА) в лабораторных условиях.
Радиоуглеродный анализ и датирование образцов органики основан на получении информации о концентрации радиоизотопа углерод-14 (С14), который растения и деревья вбирают в себя за время жизни из атмосферы. Изотоп С14 имеет период полураспада 5700 лет ± 3 года. Причем, в первых опытах получали значения 2700 и 4000 лет, затем была принята цифра 5568 ± 30 лет.
Основные изотопы углерода на земле – это С12 и С13. А С14 содержится лишь около 0,00000000010%. С14 образуется в верхних слоях атмосферы под действием облучения космическим излучением азота, в частности нейтронами. Далее С14 окисляется в воздухе до углекислого газа и усваивается растениями, деревьями, животными. В среднем в год в атмосфере Земли образуется около 7,5 кг радиоуглерода при общем его количестве ~75 тонн. Ничтожно малая масса.
Скорость распада С14 такова, что половина этого вещества превращается обратно в N14 в течение 5730±40 лет. Это и есть период полураспада. За два периода полураспада, то есть за 11460 лет, останется только четверть изначального количества С14 и т.д.
Метод радиоуглеродного датирования был предложен химиком Уиллардом Либби в 1946 году. За это он в 1960 году получил Нобелевскую премию по химии.
Предельный возраст образца, который может быть точно определён радиоуглеродным методом - 55 000 лет. Погрешность метода находится в пределах от 24 лет (образцы начала XV века) до 1600 лет (образцы ~47 тысячелетия до н. э.).
РУА был бы идеальным, если концентрация СО2 в атмосфере была бы стабильной на протяжении нескольких десятков тысяч лет. Почему? Потому что чем больше концентрация СО2 с обычными изотопами углерода, тем меньшая концентрация углекислого газа с радиоактивным С14 в общем фоне попадет в траву и деревья на земле.
К тому же, образование С14 в верхних слоях атмосферы тоже не константа. На этот процесс влияет солнечная активность и космическое излучение. Последнее вообще нельзя предсказать. Иногда космические лучи провоцируют магнитные бури на Земле сильнее, чем от вспышек на Солнце.
Предлагаю на все эти процессы посмотреть более подробно. Смотрим на колебания содержания СО2 в атмосфере:
Концентрация СО2 в атмосфере – далеко не константа. И эти данные невозможно наложить на данные о возрасте образца по радиоуглеродному методу, т.к. изначально он известен лишь примерно, усреднено по примерной датировке культурных слоев где образец был найден.
Всегда интересовало от чего такие провалы в концентрации СО2? Катаклизмы?
Несколько лет назад японский ученый Фуса Мияке изучал отдельные кольца деревьев и обнаружил резкий всплеск содержания углерода-14 в 775 году (а также в 774-м и 993-м). Это назвали “Событиями Мияке”. Это связывают с солнечными вспышками того периода. Например, наподобие мощнейшей вспышки на Солнце класса X17 в 28 октября 2003 г.
То есть вспышки на Солнце и иные всплески космических потоков радиации приводят к увеличению концентрации С14. Так же влияет место (широта). Рядом с вулканом, на экваторе или в Заполярье – тоже имеет значение. Есть места выбросов диоксида азота, не связанные с промышленными центрами.
Если провести РУА травы, растущей в городе у дороги, то ее возраст составит сотни тысяч лет. Почему? С14 в нефти (сырье топлива для авто) ничтожно мало. А придорожная трава напитана этим углеродом из СО2. Изотоп С14 образуется в основном в атмосфере.
Еще у вас не примут образец на анализ, если вы не сообщите примерно к какому периоду он относится и в каком месте найден.
Концентрация С14 в атмосфере резко выросла после начала воздушных ядерных испытаний.
Другой проблемой в РУА является то, что после окончания цикла жизни организма его ткани не обязательно выходят из углеродного обмена, они участвуют в процессах гниения, диффузии и окаменения (замещения элементов).
Есть более подробные работы про ошибочность РУА и его базовых постулатов и аргон-аргонового датирования:
Например, есть исследования, что сухопутные растения могут полностью переключаться на корневое углеродное питание и тем самым снижают концентрацию С14 в своем элементном составе.
Другие исследования говорят, что бактерии, которые живут в почве вокруг корней растений и деревьев, умеют усваивать метан, который выходит из болот или просто дегазирует в этом месте. Известно, что у деревьев и растений с такими бактериями симбиоз. А в метане практически отсутствует С14. Этим процессом занимаются метанотрофные бактерии - группа микроорганизмов, способная использовать метан в качестве единственного источника как углерода, так и энергии.
Более подробно процесс описан в этой диссертации.
СО2 и СО может выходить из земли в процессе дегазации. Например, в Африке есть смертельные озера, из которых выходит СО и все животные и даже люди погибают. Этот процесс тоже влияет на концентрацию С14 в органике в конкретном месте. Ведь если в атмосфере больше обычного, не радиоактивного СО2, то деревья больше накопят обычных изотопов углерода и меньше радиоактивного С14.
Другой интересный факт:
Аральское море в размерах до 1970-х появилось около 17,6 тыс. лет назад. Этот вывод был сделан на основании серии радиоуглеродных дат по раковинам моллюсков и по раковинам остракод, которые не подвергались переотложению. Но позже другие археологи нашли на высохшем дне Аральского моря остатки поселений, которым не больше нескольких сот лет.
Получается, нужно пересматривать РУА или историю. На Земле много регионов, где концентрация СО2 в атмосфере не связана с промышленными центрами и плотностью населения.
Это говорит о том, что ученые не учитывают выбросы СО2 вулканами или просто при дегазации из недр вместе с водородом. А это огромный объем.
Вывод такой: в РУА не учтены многие переменные факторы из прошлого, которые нужно привязывать к конкретному месту, учитывать многие биологические процессы иного накопления СО2. Нужно учитывать дегазацию из недр. Это все приведет к удорожанию метода, который и так не является дешевым и быстрым. А пока датировку по РУА трудно назвать точным.
