|
Основания для предположения о том, что скорость изотопного обмена по С-14 на порядки выше.
1)В первую очередь обмен - это процесс, связанный с переносом. Скорость которого пропорциональна разности концентраций обмениваемого объекта, в нашем случае - изотопа углерода, - с окружающей средой. И обратно пропорциональна расстоянию, на которое происходит перенос.
Разность концентраций С-13 в органике и окружающем пространстве - масштаба 1%. Для С-14 - практически 100%. Это два порядка разницы в скорости обменных процессов.
Образцы для радиоуглеродного анализа имеют характерные размеры масштаба единиц сантиметров в кратчайшем направлении диффузии изотопов. Образцы фауны возрастом многие миллионы и миллиарды лет - это мощные пласты отложений типа каменного и бурого угля. имеющие размеры масштаба метров, десятков и сотен метров. Минимально - это 2-3 порядка для сравнительно тонких пластов. Но это грубо недостаточная оценка по следующей причине. Органика - мощный источник подвижного углерода разложения. Распространяющегося на значительные расстояния в виде углекислого газа, метана, органических кислот, спиртов и т.д. Т.е. окрестности пласта органических отложений даже толщиной в 50-100 сантиметров, пропитывает подвижным углеродом характерного для органики изотопного состава окружающие породы на растояния от десятков до сотен метров. В дальнейшем диффузия проходит через этот буферный слой. Тем самым длина диффузии увеличивается до этих самых десятков и сотен метров. Т.е. только за счет длины диффузии мы имеем 3-4 порядка.
Для процессов переноса существенным является и коэффициент диффузии.
Древние напластования органики представляют собой материал консистенции камня(каменный уголь). С малым коэффициентом диффузии. Органика, используемая для РУ-датировок - это древесина, угли, кости, пропитанные порами. различие в коэффициенте диффузии между этими материалами - минимум 2-3 порядка.
Таким образом, только за счет диффузионных закономерностей и различия характера образцов органики палеонтологических пластов и тех, которые используются в РУ-датировках, мы можем ожидать для обмена С-14 скоростей на 7-9 порядков более высоких, чем для С-13.
2) Существует еще один канал повышения скорости изотопного обмена для С-14 по сравнению с С-13. Обменный процесс для углерода, связанного химическими связями, зависит от энергии активации отрыва атома(изотопа) и вероятности этого процесса. Изотоп С-14 в 2 раза сильнее нарушает симметрию С-С связей, чем изотоп С-13. В самом первом и самом грубом приближении(в приближении колебательной модели) - это увеличение вероятности отрыва С-14, вдвое большее, чем для С-13.
На самом деле практически наблюдаемое изменение по С-14 и по С-13 в экспериментах с нефтепродуктами - показывает коэффициент не 2, а 2.5- 3. Т.е. зависимость имеет более сложный и нелинейный характер. Причем эта зависимость, по аналогии с обменными процессами, наблюдаемыми в металлах и сплавах,с протеканием всевозможных химических реакций, позволяет ожидать, что при обычных температурах масштаба 20 градусов Цельсия, характерных для накопления палеонтологической и археологической органики, различие в скоростях обмена может составлять порядок и более.
Т.е. даже простейшие прикидки показывают реальную возможность существенного(до 7-9 порядков) превышения скорости изотопного обмена С-14 в археологических образцах над скоростью изотопного обмена для С-13 в образцах палеонтологических(геологических). При 8 порядках(среднее) ожидаемое обеднение органики С-14 составляет 1 промилле за 10 лет. 25 промилле за 250 лет. При этом распад самого С-14 за это же время - те же самые 25 промилле. Очевидно, что оценка возможного увеличения изотопного обмена, полученная нами - избыточна. Но она показывает, насколько ненадежными могут быть методы датирования. Так, если для радиоуглеродной датировки употребляются дендрошкалы, то мы имеем дело со стволами деревьев. У которых длина диффузии по меньшей мере на порядок выше, чем у образцов угольков, веточек, частиц ткани, досок, деталей луков и копий, используемых в археологических датировках. Коэффициент диффузии в живом дереве много ниже коэффициента диффузии в высохшем или наоборот лежащем на дне водоема древке копья(диаметр до 5-7 см), поскольку диффузия парализуется много более мощным биологическим процессом накопления биоткани. При котором диффузия углерода происходит преимущественно не внутрь ствола, а строго наружу - выделение углекислого газа при клеточном "дыхании". Для стволов деревьев, используемых для составления калибровочных шкал, мы имеем все основания полагать скорость обмена С-14 на два-три порядка ниже, чем в образцах, используемых для археологического датирования. А именно 25 промилле не за 250, а за 25000 лет. Скорость обмена по С-13 для этих же калибровочных стволов за счет меньшего концентрационного перепада - еще в 25-100 раз меньше. Т.е. масштаба 1 промилле за те же 25 тыс. лет. Это много меньше разброса концентраций С-13 в живых растениях. И экспериментально непроверяемо.
|
