Крис Стрингер - Остались одни. Единственный вид людей на земле

В археологии этот метод получил широкую известность в связи со знаменитым датированием вулканического материала из самых нижних слоев местонахождения в Олдувайском ущелье в Танзании. Их возраст получился 1,8 млн лет. В 1960 году это стало настоящей сенсацией, потому что мы впервые поняли, какова на самом деле древность артефактов и остатков человекоподобных существ из Олдувая (слой I) – в два раза древнее, чем считалось раньше. В усовершенствованном варианте калий-аргонового метода используется распад аргона-40 в аргон-39 (метод Ar-Ar), что позволяет более точно датировать отдельные кристаллы вулканической породы именно в том временном диапазоне, когда происходила эволюция человека.

Самый известный метод определения абсолютного возраста – радиоуглеродное датирование, использующее нестабильность одной из форм углерода. В основе метода лежит тот факт, что в верхних слоях земной атмосферы при воздействии солнечной радиации из атомов азота постоянно образуется радиоактивный изотоп углерода – углерод-14. Этот нестабильный изотоп поступает в ткани живых организмов наравне с обычным (стабильным) углеродом-12. После смерти организма поступление в ткани тела тяжелых изотопов углерода-14 прекращается, и радиоактивный углерод-14, накопленный организмом в течение жизни, начинает распадаться: каждые 5700 лет распадается половина углерода-14, то есть временной диапазон этого метода гораздо меньше, чем калий-аргонового. Сравнив количество двух изотопов углерода в органическом материале – в кости или в куске угля, – можно установить время смерти животного или растения.

В 1949 году американский химик Уиллард Либби со своими коллегами впервые проверил, как работает радиоуглеродный метод, изучив дощечку из дерева акации из гробницы фараона Джосера (жившего около 5000 лет назад). Либби рассудил, что если период полураспада углерода-14 составляет примерно 5000 лет, то в дощечке его должно содержаться примерно вполовину меньше, чем в живом современном дереве. Что и подтвердилось. За эту работу и за дальнейшие исследования Либби получил в 1960 году Нобелевскую премию. Данный метод не удается использовать для датировки очень древних материалов, потому что углерода-14 остается в них настолько мало, что его трудно измерить сколько-нибудь точно. Радиоуглеродное датирование перестает быть особенно надежным где-то на отметке в 30 тысяч лет.

Кроме того, как теперь стало понятно, изначальное предположение о постоянстве темпов образования и утилизации углерода-14 можно принять лишь с большой натяжкой, ведь нужно учитывать колебания космической радиации и изменения глобальной атмосферной циркуляции. Поэтому специалисты предпочитают говорить о “радиоуглеродных” годах, а не о настоящих (календарных) годах.

Все это означает, что радиоуглеродное датирование нужно перекрестно проверять другими, независимыми (или калибровочными) методами. Для датирования последних 10 тысяч лет особенно полезными оказались несколько методов, и все они построены на подсчете годичных слоев. Первый – дендрохронология, она ориентируется на годичные кольца деревьев. Годичные кольца разных кусков древесины из сохранившихся зданий, кораблей, естественных отложений накладывают перекрывающимися участками, и в итоге составляется длинный непрерывный ряд годичных колец, каждое с характерной толщиной и расстоянием до соседних колец. У каждого такого кольца есть точный “год рождения”. Затем эту последовательность можно сопоставить с радиоуглеродными данными из тех же образцов.

Также для взаимного сопоставления можно считать годичные слои донных отложений ледниковых озер (варвы), а потом из каждого слоя взять остатки животных или растений и измерить их возраст радиоуглеродным методом. Наконец, есть метод, в котором радиоуглеродные данные берутся из годичных слоев льда (на ледниках или в арктических областях); он имеет и дополнительные преимущества, потому что во льду, в каждом слое, заключены воздушные пузырьки, захваченные при замерзании того или иного слоя, они хранят частичку древней атмосферы. Получается как будто серия мгновенных кадров состава атмосферы, снятых в момент замерзания.

Помимо всего этого, есть еще очень древние древесные стволы, сохранившиеся в болотах Новой Зеландии, и по ним в принципе можно откалибровать радиоуглеродные данные возрастом до 40 тысяч лет. А древние коралловые террасы можно датировать и радиоуглеродным методом, и методом урановых серий (об этом дальше), получив, таким образом, перекрестные результаты от двух независимых методов абсолютного датирования, у каждого из которых есть свои допущения.

На сегодня радиоуглеродное датирование, судя по таким сопоставлениям, видится вполне точным методом для последних 40 тысяч лет, хотя порой погрешность может доходить до 10 %. К сожалению, самый ненадежный временной интервал этого метода приходится как раз на фазу упадка неандертальцев и распространения по миру современных людей. Поэтому нам необходимо уточнять радиоуглеродное датирование или, как я объясню ниже, привлекать другие методы – там, где это возможно.

Со времени работ Либби радиоуглеродный метод обогатился множеством технических усовершенствований. Например, Либби анализировал твердые образцы угля, а теперь уголь, который предстоит исследовать, переводят в газ или в жидкое состояние с помощью растворителей. В ранних версиях метода для регистрации изотопного распада требовались внушительные количества материала, поэтому для исследования необходимо было отделить изрядный кусок от древней кости или другого артефакта – понятно, что щепетильные музейные кураторы частенько отказывались дать соответствующее разрешение. К счастью, начиная с 1977 года стал повсеместно использоваться метод ускорительной масс-спектрометрии, УМС ( accelerator mass spectrometry, AMS), позволяющий напрямую подсчитывать отдельные атомы углерода-14, а не измерять их общую радиоактивность. Теперь для определения возраста требовались лишь миллиграммы вещества, а значит, можно было датировать такие драгоценные реликвии, как Туринская плащаница, кумранские свитки, ткани “альпийского ледяного человека” Этци и произведения искусства ледникового периода из пещер Ласко и Шове.

Случай убедиться в преимуществах усовершенствованных методов датирования представился, когда мы с четырьмя коллегами исследовали одну из давних загадок палеолитической летописи Великобритании. На британских островах чрезвычайно скудно представлены произведения искусства ледникового периода. На самом деле известно лишь два артефакта, которые относятся (как считалось) к тому времени. Первый был найден в 1870-х годах в так называемой пещере Робин Гуда в Дербишире, а второй – близ городка Шерборн в Дорсете. В обоих случаях это плоские костяные пластины, на которых выгравированы довольно похожие друг на друга изображения лошадиной головы в профиль. Но если дербиширскую кость откопали профессиональные археологи, собравшие в слое вместе с ней другие артефакты палеолитического возраста (им, по оценкам, около 14 тысяч лет), то “дорсетскую лошадь” в 1912 году случайно обнаружили мальчишки из местной школы. Находка была сделана рядом с каменоломней, и о каких-либо других образцах и материалах для сопоставления возраста никогда не сообщалось. Довольно скоро появились серьезные сомнения в подлинности “дорсетской лошади”, однако применить радиоуглеродное датирование было невозможно, потому что для этого пришлось бы уничтожить практически весь объект. В 1995 году у нас в Оксфордском университете появилась возможность исследовать артефакт методом УМС, и мы, высверлив из кости крошечный кусочек вещества, определили ее возраст – 600 лет. А микроскопическое исследование гравировки показало, что она была сделана относительно недавно, причем металлическим предметом, а не кремневым острием. Так что мы подтвердили предположение, высказанное за четырнадцать лет до этого, что один из мальчишек скопировал изображение дербиширской лошади с какой-то картинки из школьной библиотеки – просто чтобы подшутить над своим учителем естественной истории!