Радиоуглеродный анализ был предложена в 40-х годах прошлого века

Метод радиоуглеродного анализа под угрозой. Как заставить его работать вновь?

Радиоуглеродный анализ – это один из самых точных инструментов определения возраста объектов, если им до шестидесяти тысяч лет. Он заключается в сравнении соотношения двух видов атомов углерода и очень широко применяется в современной науке. С его помощью датируют всё подряд – от мумий до манускриптов. Метод радиоуглеродного анализа полностью изменил такие области науки, как археология и палеонтология. Он помог нам гораздо лучше понять, каким был мир тысячи и десятки тысяч лет назад. Проблема заключается в том, что он, возможно, оказался под угрозой – из-за хозяйственной деятельности человека, сжигающего неимоверное количество ископаемого топлива. 

Коротко о технологии

Концепция радиоуглеродного анализа была предложена в 40-х годах прошлого века. Её посчитали настолько удачной, что удостоили Уилларда Лобби, сформулировавшего её, Нобелевской премии. Метод основан на сравнении количества двух изотопов – углерода-12 и углерода-14. Первый – это самый обычный углерод, который встречается в природе. У него шесть протонов, шесть нейтронов, и он стабилен – то есть не меняется со временем и не распадается на другие атомы. Углерод-14 встречается реже, и он разлагается. У него два дополнительных нейтрона, которые делают его нестабильным. Приблизительно за 5730 лет половина атомов изотопа в том или ином образце превращается в более стабильную форму азота. Это называется периодом полураспада. 

Радиоуглеродный_анализ
Радиоуглеродный_анализ

Углерод-14 образуется, когда излучение, чаще всего солнечное, взаимодействует со стабильными молекулами азота в атмосфере Земли. После этого он оказывается в составе углекислого газа и проникает в результате фотосинтеза в растения. Животные, питающиеся этими растениями, также получают свою долю этого изотопа. В исторической перспективе количество С-12 и С-14 (будем для краткости называть их так) в атмосфере было стабильным. Это значит, что учёные могут рассчитывать найти предсказуемое их соотношение в большинстве материалов органического происхождения. Именно на этом показателе основывается датировка методом радиоуглеродного анализа. 

Допустим, исследователи пытаются установить возраст извлеченных из вечной мерзлоты останков животного. Если в образце ткани меньше С-14, чем в природе, это означает, что несчастное существо пролежало во льду достаточно долго, чтобы изотоп успел разложиться. Если этот показатель близок к естественному, то останки наверняка недавние. Вычисляя точное соотношение и зная период полураспада С-14, можно датировать возраст объектов с точностью до нескольких десятилетий. Этот метод успешно работал более полувека, но… Постоянный углеродный коэффициент в последнее время меняется. 

Зюсс-эффект

Возможно, это происходило с ним и раньше, но те изменения явно были небольшими и не могут подвергнуть сомнению корректность метода. Результаты можно легко откалибровать с помощью других измерений и анализов. Сейчас же всё гораздо сложнее. Человечество сжигает огромное количество ископаемого топлива, выбрасывая в воздух углекислый газ. Оно не случайно называется ископаемым – ему миллионы лет и практически весь углерод-14 в нём успел разложиться. Это означает, что мы наполняем атмосферу углеродом-12 и меняем сложившееся за миллионы лет соотношение. В науке это называется Зюсс-эффектом, в честь учёного, который в 50-х годах прошлого века впервые обратил на него внимание. 

Согласно исследованию, результаты которого были опубликованы в 2015 году, если мы продолжим сжигать ископаемое топливо с той же скоростью, что сейчас, в атмосферу попадет столько С-12, что в 2050 году совершенно новые материалы при радиоуглеродном анализе будут выглядеть так, как будто им тысяча лет. А без внешнего контрольного ориентира учёные не смогут выяснить истинный возраст древних образцов. 

Углерод-13 как возможное решение проблемы

Работа над снижением выбросов продуктов сгорания ископаемого топлива в атмосферу ведётся по многим направлениям, и пока не очень успешно. Если эта кампания завершится успехом, будут рады все земляне, не только археологи. Но это дело очень неблизкой перспективы, а обсуждаемый нами сегодня метод требует доработок уже сейчас. 

К счастью, одному из исследователей удалось найти решение, способное устранить нарастающую неразбериху. По крайней мере, это надежный способ понять, что результаты того или иного анализа некорректны. В 2016 году в журнале “EnvironmentalResearchLetters” была опубликована статья, в которой он предложил обратить внимание на другой изотоп. Углерод-13 (С-13) обладает только одним лишним нейтроном. Как и С-14, он образуется в природе, но довольно редок. Растения его не запасают, поэтому в живых существах и ископаемом топливе он почти не встречается. В земной атмосфере его около 1%, поэтому он тоже постепенно затмевается тем количеством С-12, которое мы туда выбрасываем. 

Однако в отличие от С-14, С-13 стабилен. Это значит, что его количество в том или ином образце неизменно и может служить точкой отсчёта. Исследователи во время своей работы должны видеть постоянный процент С-13. Если он съезжает, это значит, что мы имеем дело cискажённым содержанием С-12. В своей статье учёный предложил постоянно сверяться с показателем С-13 во время проведения радиоуглеродного анализа. Если он ниже, чем должен быть, то это ставит крест на результатах научной работы. Это значит, что нужно использовать какие-то другие методы и технологии. Например, если образец был взят из каменной породы, исследователи могут определить его возраст по древности камня, для чего углерод требуется не всегда. 

В перспективе всё вернётся на свои места, когда мы снизим потребление ископаемого топлива. Но так как это случится очень не скоро, методика с использованием углерода-13 будет полезна как инструмент исключения сомнительных результатов. 

Text.ru - 100.00%

Поделиться ссылкой:

А Вы смотрели:  Джотто - забытые герои прошлого
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector