НАУЧНАЯ МОЛОДОСТЬ
РАДИОУГЛЕРОДНОГО МЕТОДА
В конце мая — начале июня 2009 г. близ города Кона (остров и штат Гавайи, США) состоялась 20-я международная радиоуглеродная конференция, проводящаяся раз в три года. Это крупнейший научный форум, на котором представляются самые свежие данные в области использования радиоуглеродного метода.
Я.В. Кузьмин, участник конференции,
д.г.н., Институт геологии и минералогии СО РАН
Всего в конференции приняло участие около 240 ученых из 35 стран (от России — трое исследователей). Было представлено 17 пленарных, 90 секционных и 159 стендовых докладов; итого за четыре дня работы — 266 сообщений (один день был посвящен экскурсии по острову). Со временем проведения форума совпал юбилей радиоуглеродного метода — публикация двух основополагающих статей, описывающих принципы работы и первые результаты его применения, состоялась в журнале «Science» в 1949 г., т.е. ровно 60 лет назад. Несмотря на весьма солидный собственный «возраст», радиоуглеродный метод не только продолжает жить и работать, но и активно развивается.
 |
|
Принцип его действия основан на измерении содержания радиоактивного изотопа углерода с атомным весом 14 в отмершем органическом веществе (уголь от сгоревшего дерева; кость доисторического животного или человека; раковина моллюска; бумага или пергамент и т.п.). С момента, когда данный организм прекратил обмен углеродом с внешней средой (например, срублено дерево, умер мамонт или убит воин), содержание изотопа начинает неуклонно уменьшаться с периодом полураспада 5730 лет. Метод позволяет определять возраст образцов примерно до 50 тысяч лет назад — далее концентрация радиоуглерода становится слишком мала. Простая и в то же время гениальная физическая модель привела к широчайшему распространению метода (от ядерной физики и экологии до криминалистики), а Уиллард Либби получил в 1960 г. Нобелевскую премию по химии за разработку принципа радиоуглеродного (далее для краткости — 14C) датирования.
В 1959 г. был основан журнал «Radiocarbon», только что отметивший 50-летний юбилей. Это издание с хорошим импакт-фактором (2007 г. — 1.16; 2006 г. — 2.54) является основным местом публикации новых данных по использованию 14C метода. К открытию конференции был выпущен юбилейный номер журнала (№ 1 за 2009 г.), в котором отразились как история применения метода, так и его современное состояние. Этот толстый (около 400 стр.) том сразу стал предметом пристального интереса «радиоуглеродного» сообщества ученых.
Что же сделано нового в данной области за последние три года, со времени предыдущей конференции в Оксфорде (Великобритания) в 2006 г.? Прежде всего, существенно расширились рамки его применения. В последние 3-4 года наблюдается его активное использование в космофизике (изучение интенсивности космического излучения), океанологии (исследование циркуляции вод Мирового океана) и радиоэкологии (изучение загрязнения океанов и морей радиоактивными изотопами; оценка загрязнения природной среды отходами атомных электростанций). Все чаще в подобных исследованиях применяется высокотехнологичная аппаратура (см. сообщение о работе конференции AMS-11 в «НВС» за 16 октября 2008 г.).
А какие результаты достигнуты в традиционных областях использования метода, четвертичной геологии и археологии? Так, многолетние разработки калибровки 14C дат (определения соотношения 14C и календарного, т.е. астрономического, возраста), чрезвычайно важные для изучения глобальных изменений и археологической хронологии, вышли на качественно новый уровень — удалось создать модель соотношения двух возрастов вплоть до 50 тыс. лет назад; ранее надежная калибровка была возможна только до 26 тыс. лет назад. О масштабе проекта говорит количество авторов доклада о прогрессе в калибровке 14C возраста — 30 человек. Результаты, которые станут доступны международному научному сообществу в течение года, помогут решить многие назревшие проблемы палеоклиматологии и археологии.
Существенным шагом вперед является новое исследование осадков озера Сугецу (Япония) с годичной слоистостью, что позволит определить разницу между 14C и календарным возрастами на всем отрезке применения 14C метода. Работы начала 1990-х гг. позволили выявить общие закономерности данного процесса в осадках озера, и теперь этот уникальный объект исследуется на новом уровне. Вместо одной скважины, пробуренной в 1991-1993 гг., и 250 14C дат по остаткам наземных растений из слоистых отложений, в 2006 г. было поднято четыре керна, дополняющих друг друга; по ним планируется получить около 500 14C дат. Такому размаху работ можно только позавидовать...
В мире с 1970-х гг. идет постоянная работа по изучению так называемого «эффекта резервуара», связанного с необходимостью внесения поправок в 14C даты по образцам морского происхождения (раковины моллюсков, кораллы, фораминиферы и проч.); эти работы имеют большое значение для морской геологии и исследований климатов прошлого (в том числе калибровки 14C дат). На конференции был представлен ряд докладов с новой информацией по «эффекту резервуара» для различных частей Мирового океана — моря Бисмарка и Гавайских островов, Японского моря, побережья Сенегала и Мавритании, Черного моря, берегов Австралии и Южной Америки.
Нашей сибирско-американской группой, которая работает по проекту РФФИ-АФГИР, посвященному истории Аральского моря за последние 10.000 лет
(см. статью С. К. Кривоногова в журнале СО РАН «Наука из первых рук», № 2 за 2009 г.), были представлены первые результаты систематического 14C датирования донных отложений Арала. Они в значительной степени меняют существовавшие ранее представления об истории развития этого когда-то четвертого в мире по размеру внутреннего водоема.
Проблема определения времени катастрофического извержения вулкана Пектусан (Чанбайшань) на границе современных Северной Кореи и Китая, произошедшего в средневековье и сравнимого по силе со взрывом вулкана Кракатау в 1883 г., ранее неоднократно изучалась — сначала учеными СССР и Северной Кореи, а затем исследователями из Китая, Японии, Южной Кореи, Германии. Представленный на конференции доклад японских, южно-корейских и китайских коллег определяет его около 950 г. н.э., что явно позже времени падения государства Бохай в соседней Маньчжурии (926 г. н.э.). Таким образом, еще раз показано, что извержение Пектусана не имело фатальных последствий для окружавшего вулкан населения. Новейшие исследования развенчивают еще одно серьезное заблуждение — о том, что вблизи современных вулканов 14C возраст растительности может быть существенно удревнен, так как вулканический углекислый газ (а именно он используется растениями для синтеза живой массы), идущий из мантийного источника, лишен изотопа 14C. Японские коллеги показали, что даже в непосредственной близости от источника газа в кальдере Хаккода (север о. Хонсю) 14C возраст древесных колец практически не отличается от такового для деревьев, растущих вне кальдеры. Это лишний раз говорит о том, что 14C датирование остатков растений весьма надежно даже в активных вулканических районах (например, Камчатка и Новая Зеландия).
В области 14C датирования археологических объектов одной из важнейших тем является повышение надежности дат по ископаемым костям. Это направление тесно связано с проблемой появления в Европе человека современного типа (Homo sapiens sapiens) и вымирания неандертальцев, а также с происхождением искусства и религиозных воззрений. В настоящий момент эти события в Западной и Центральной Европе датируются около 36-40 тыс. лет назад. Очень активно развивается 14C датирование кремированных костей, которые часто являются единственным доступным материалом в могильниках эпох бронзы и железа Европы и Сибири. Работами последних 4-5 лет установлено, что варка пищи в пресной воде приводит к существенному удревнению возраста нагара, остающегося на стенках керамической посуды. Причина этого — собственный 14C возраст речной и озерной воды, составляющий на севере Германии до 800 лет, в озерах Ирландии — до 1600 лет, а в озере Миватн в Исландии — до 2000-5000 лет! Таким образом, принципы использования 14C метода в археологии постоянно пересматриваются и дополняются.
Активно развивается и применяется бейесианский статистический подход к анализу серий 14C дат, позволяющий достичь точности определения возраста событий (например, сооружения погребений), равной 25-30 годам — времени жизни одного поколения людей. Тщательное изучение стратиграфии средневековых памятников северо-востока Древней Руси и их 14C датирование позволили провести независимую проверку летописных данных о времени татаро-монгольского нашествия (1237-1238 гг.). 14C возраст образцов из культурного слоя г. Ярославль со следами пожарищ и массовыми захоронениями убитых в сражении воинов подтверждает сообщения летописей — битва и пожар произошли в середине XIII в. н.э. (это, кстати, еще один факт для размышлений о достоверности «новой хронологии» А. Т. Фоменко и Г. В. Носовского ...).
Вместе с коллегами из Китая и Израиля автором этих строк в рамках конференции была организована специальная сессия «Археология Евразии»; на ней ученые представили новейшие результаты датирования археологических памятников Восточной Азии (Китай, Япония, Корея, Дальний Восток России) и прилегающих районов. Нам удалось собрать вместе 12 секционных докладчиков; также были представлены 12 стендовых сообщений по Востоку Азии и другим регионам (Европа, Средняя Азия, Камбоджа). Основной темой сессии стал возраст древнейшей керамики в Восточной Азии; «гвоздем» программы был доклад китайско-израильско-американской группы исследователей о 14C датировании культурных слоев пещеры Ючанянь на юге Китая. Для образцов угля, залегавших вместе с фрагментами самой ранней керамики, получены даты около 15 тыл 14C лет назад (а календарная дата — около 18 тыс. лет назад!). Это на настоящий момент самая древняя керамическая посуда в мире. Новости об этом открытии появились в мировых средствах массовой информации во время работы конференции, а 1 июня в престижном журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA» была опубликована статья с результатами работ этого поистине международного проекта.
В качестве «экзотики» археологического применения 14C метода приведу два примера: датирование чугунных изделий из раннесредневековой Кореи (в чугуне содержится углерод, попавший туда в результате использования в древности древесного угля для производства чугунных изделий) и определение возраста рукописей (точнее, бумаги или пергамента, на которых они написаны). Для манускриптов 14C метод позволяет установить их подлинность (или подделку) и понять время их составления. На конференции были представлены доклады по датированию древнегреческого «папируса Артемидоруса» (рубеж эр), «карты Росси с кораблем» с контурами Азии и Северной Америки (средневековье; изначально отнесена ко времени Марко Поло, XIII в., но 14C дата более поздняя — 1460-1630 гг.) и рукописи классического японского романа «Гендзи моногатари»
(XI-XII вв.).
Помимо научных заседаний, организаторами конференции (Лаборатория ускорительной масс-спектрометрии Университета Аризоны, г. Тусон, США) была проведена экскурсия по о. Гавайи, уникальному прежде всего из-за активной вулканической деятельности. Даже огромный отель «Sheraton Keauhou Bay», где проходила работа нашего форума, находится на свежем (конец XVIII в.) базальтовом лавовом потоке. Во время автобусного путешествия по острову длиной около 600 км громады вулканов Мауна Лоа и Мауна Кеа, превышающие 4000 метров над уровнем моря, были почти все время скрыты облаками и дымкой. Зато прекрасной была видимость в древней кальдере вулкана Килауэа; из современного лавового кратера Халемаумау диаметром около 1000 м постоянно вырываются белые вулканические газы. Вскоре после нашего отъезда с острова местные газеты сообщили об оживлении единственного в мире озера горячей лавы — по ночам от точки обозрения у музея Джаггар было хорошо видно идущее из кратера красное свечение. Нам также показали Гавайский тропический ботанический сад, где разнообразие растительности и ее благоухание поражают жителя умеренного пояса Евразии (Гавайские острова лежат на 19-22° северной широты). Сад находится на наветренной стороне о. Гавайи (близ г. Хило), где выпадает до 4000 мм осадков в год. А еще из окна автобуса мы видели целый каскад водопадов вблизи от берега океана у бухты Вайпио. Словом, Гавайи предстали перед нами во всей красе.
Следующая, 21-я международная радиоуглеродная конференция состоится в Париже в 2012 г. Надеюсь, что на ней сибирские геологи и археологи представят новые результаты исследований. Радиоуглеродный метод как никогда молод и актуален!
стр. 7
|
