Но мне очевидно, что с аргументами Постникова Вы не знакомы.

"А 500 лет - это всего-навсего 10% периода полураспада - соответствует 5% ошибки измерения содержания С-14."

Ясли какие-то! Читайте, размышляйте и учитесь:

http://www.vzh.newmail.ru/CARBON/BETA/beta.htm
http://www.vzh.newmail.ru/TOOLS/POS/post1.htm
(эти адреса уже не работают)

История человеческой культуры в естественно-научном освещении
М.М.ПОСТНИКОВ
КРИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ХРОНОЛОГИИ ДРЕВНЕГО МИРА
Том первый
Античность
крафт+леан
МОСКВА 2000

...

(311)
§ 3. Радиоуглеродный метод датировки

Идея Либби

«Вскоре после окончания второй мировой войны американец Уилард Фрэнк Либби опубликовал открытие, стяжавшее ему мировую славу и ныне увенчанное Гуггенгеймовской и Нобелевской премиями. Изучая взаимодействие искусственно получаемых нейтронов с атомами азота, Либби пришел к выводу (1946г.), что и в природе должны происходить такие же ядерные реакции, как в его опытах; нейтроны, выделяющиеся под воздействием космических лучей в атмосфере Земли, должны поглощаться атомами азота, образуя радиоактивный изотоп углерода — С14. Этот радиоактивный углерод примешивается в небольшом количестве к стабильным изотопам углерода С12 и С13 и вместе с ними образует молекулы углекислого газа, которые усваиваются организмами растений, а через них и животных, в том числе человека. Они должны быть как в тканях, так и в выделениях живых организмов.

Когда удалось (1947г.) уловить слабую радиоактивность зловонных испарений метана у сточных вод Балтиморы, это явилось первым подтверждением догадки Либби. Затем была установлена радиоактив-ность растущих деревьев, морских раковин и пр. (1948—1949гг.).

Как и всякий радиоактивный элемент, радиоактивный изотоп углерода распадается с постоянной, характерной для него скоростью. Поэтому его концентрация в атмосфере и биосфере непрерывно убывала бы (по Либби, вдвое за каждые 5568 лет), если бы убыль не пополнялась столь же непрерывно новообразованием С14 в атмосфере. Сколько убывает, столько и прибывает (откуда это известно? — Авт.)

Но в эту удивительную взаимоуравновешенность и соразмерность природы врезается аккорд дисгармонии. Его вносит смерть. После смерти организма новый углерод в него уже не поступает (из воздуха в тело растения, с питанием в тело животного) и уменьшение концентрации С14 не восполняется радиоактивность мертвого органического тела (трупа, древесины, угля и т.п.) неудержимо падает — и что самое важное — со строго определенной скоростью!

Значит, достаточно измерить, насколько уменьшилась удельная радиоактивность умершего организма по сравнению с живыми, чтобы определить, как давно этот организм перестал обновлять свои клетки — как давно срублено дерево, подстрелена птица, умер человек. Конечно, это нелегко: радиоактивность природного углерода очень слаба (даже до смерти организма — один атом С14 на 10 млрд. атомов


(312)
нормального углерода). Однако Либби разработал средства и приемы измерения и пересчета — так появился радиоуглеродный метод определения возраста древних объектов» (<б1>, стр.52—53). Обсудим же подробнее физические основы радиоуглеродного метода датировки.
Физические основы радиоуглеродного метода Атмосферу Земли пронизывают нейтроны, плотность потока которых меняется с высотой и геомагнитной широтой. Так, например, максимальное количество нейтронов находится на высоте примерно 12 км, а вблизи поверхности Земли плотность потока нейтронов уменьшается до нуля. На широте Парижа плотность этого потока (на равной высоте) в три раза больше его потока на широте Алжира (см. <65>, стр.138—139).

Отсюда можно сделать три вывода:
1) нейтроны возникают в стратосфере под действием космических лучей, т.е. представляют собой вторичные частицы космического излучения;
2) первичные космические лучи, порождающие нейтроны, являются потоком заряженных частиц;
3) возникшие нейтроны почти немедленно поглощаются газами воздуха, так что до поверхности Земли доходит их ничтожное количество.
Число нейтронов в минуту, возникающих в земной атмосфере, равно (см. <65>с. 139) приблизительно 6х 1020 нейтронов/мин с ошибкой ±25%.
Таким образом, каждую минуту на Земле возникает от 4,5х1020 до 7,5х 1020 нейтронов.

Эти нейтроны сталкиваются с атомами атмосферного азота и кислорода, вступая с ними в ядерную реакцию. «Сравнительно небольшое число нейтронов достигает поверхности Земли.,. и резонно предположить, что каждый нейтрон, рождаемый космическими лучами, создает атом радиоуглерода, следовательно, скорость образования нейтронов равна скорости образования радиоуглерода. Это составляет примерно 7,5 кг радиоуглерода в год» (<65>, стр.104).

Период полураспада радиоуглерода С14 равен примерно 5600 лет, так что 1% радиоуглерода распадается примерно за 80 лет.
Отсюда легко определить, что равновесное количество С14 на Земле составляет примерно 60 тонн (с ошибкой ± 25%, т.е. от 45 до 75 тонн). Это означает, что в современном образце один атом радиоуглерода приходится на 0,8х 1012 атомов обыкновенного углерода,

(313)

откуда следует (см. <65>, стр.143), что в одном грамме природного углерода происходит в среднем 15 распадов в минуту.

Образовавшийся радиоуглерод перемешивается в атмосфере, поглощается океанами и усваивается организмами. Сфера распространения углерода называется обменным углеродным резервуа-ром. Он состоит (см. <63>, стр.30) из атмосферы, биосферы, поверхностных и глубинных океанических вод. Если принять содержание углерода в биосфере за 1, то атмосфера будет содержать 2 единицы, почва и поверхностные воды океана — по 3 единицы, а глубинные воды океана — 120 единиц. Таким образом, подавляющая масса углерода похоронена в глубине океана.
«Под радиоуглеродным возрастом подразумевается время, прошедшее с момента выхода объекта из обменного фонда до момента измерения C14 в образце» (<63>, стр.32).

Гипотезы, лежащие в основе радиоуглеродного метода

Идея измерения радиоуглеродного возраста очень проста. Для этого достаточно знать:
а) содержание радиоуглерода в объекте в момент выхода объекта из обменного фонда;
б) точный период полураспада радиоуглерода C14.
После этого, взяв достаточный объем образца, следует измерить количество радиоуглерода в настоящий момент и простым вычитанием и делением вычислить время, которое прошло с момента выхода объекта из обменного резервуара до момента измерения.

Однако на практике эта простая идея встречается со значительными трудностями.

Во-первых, что значит «момент выхода объекта из обменного резервуара»? Первоначальная гипотеза Либби состояла в том, что этот момент совпадает с моментом смерти объекта. Не говоря уже о том, что момент смерти может отличаться от момента, интересующего историков (например, кусок дерева из гробницы фараона может быть срублен значительно раньше времени постройки гробницы), ясно, что отож-дествление момента выхода объекта из обменного резервуара с моментом смерти верно только в «первом приближении», так как после смерти обмен углерода не прекращается, он лишь замедляется, приобретая другую форму, и это обстоятельство необходимо учитывать.
Известно (см. <63>, стр.31) по крайней мере три процесса, протекающие после смерти и приводящие к изменению содержания радиоуглерода в образце:


(314)

1) гниение органического образца ;
2) изотопный обмен с посторонним углеродом;
3) абсорбция углерода из окружающей среды.
Эйткин пишет: «...единственно возможный тип разложения — это образование окиси или двуокиси углерода. Но этот процесс не имеет значения, так как он связан только с уходом углерода» (<65>, стр.149). По-видимому, здесь Эйткин имеет в виду, что, поскольку окисление изотопов углерода происходит с одинаковой скоростью, оно не нарушает процентного содержания радиоуглерода. Однако в другом месте он пишет: «Хотя C14 в химическом отношении идентичен C12, его больший атомный вес непременно проявляется в результате процессов, имеющих место в природе, механизм обмена между атмосферным углекислым газом и карбонатом океана обусловливает несколько большую (на 1,2%) концентрацию C14 в карбонатах; наоборот, фотосинтез атмосферной углекислоты в растительном мире Земли приводит к несколько меньшей (в среднем на 3,7%) концентрации C14 в последнем» (<65>, стр.159).
Ссылаясь на Крега, Эйткин (см. <65>, стр. 143) сообщает, что меньше всего радиоуглерода в биосфере и гумусе и больше всего (на 4,9%) в неорганических веществах в морской воде.

Нам неизвестно, каково различие в скорости окисления изотопов углерода при процессах гниения, но данные Крега заставляют полагать, что это различие должно быть вполне заметно, во всяком случае, процесс окисления углерода является обратным процессом к процессу его фотосинтеза из атмосферного газа, и потому изотоп C14 должен окисляться быстрее (с большей вероятностью), чем изотоп C12. Следовательно, в гниющих (или гнивших) образцах концентрация радиоуглерода C14 должна уменьшиться (т.е. они должны «постареть»).
Другие возможности обмена углерода между образцами и обменным резервуаром, по-видимому, вообще трудно количественно учесть. Считается, что «наиболее инертны обугленное органическое вещество и древесина. У известковой части костей и карбонатов раковин, наоборот, часто наблюдается изменение изотопного состава» (<63[.с.31). [br />Поскольку учет возможного обмена углерода, таким образом, практически нереален, при измерениях его фактически игнорируют. Стандартные методики радиоуглеродных измерений обсуждают в лучшем случае лишь способы очистки образца от постороннего радиоуглерода и причины возможного загрязнения образца. Например, советский специалист С.В.Бутомо ограничивается утверждением, что «обугленное органическое вещество и хорошо сохранившаяся


(315)

древесина в большинстве случаев достаточно надежны» (<63>, стр.31) а Эйткин к этому добавляет, что «При работе с любым образцом надо тщательно очистить его от чужеродных корешков и волокон, а также обработать кислотой, чтобы растворить всякие осадочные карбонаты. Для удаления гумуса можно промыть образец в щелочном растворе» (<65>, стр.149).

Обратим внимание, что вопрос, не меняет ли эта «химическая очистка» содержания радиоуглерода, даже не ставится.


Изменение содержания радиоуглерода в обменном фонде

Вторая гипотеза Либби состоит в том, что содержание радиоуглерода в обменном резервуаре не меняется со временем. Эта гипотеза также, конечно, неверна, и эффекты, влияющие на изменение с течением времени содержания радиоуглерода в обменном фонде, необходимо учитывать.
Если в момент смерти объекта содержание радиоуглерода в обменном резервуаре отличалось от современного на 1%, то при расчете возраста такого образца возникнет ошибка примерно на 80 лет; 2% дадут ошибку на 160 лет и т.д. Отклонение в 10% даст ошибку в возрасте на 800 лет, а при еще больших отклонениях линейный закон нарушится и отклонение, скажем, в 20% приведет к ошибке в определении возраста не на 1600 лет, а на 1760 лет.

Эйткин указывает следующие эффекты, влияющие на содержание радиоуглерода в обменном резервуаре:
а) изменение скорости образования радиоуглерода (в зависимости от изменения интенсивности космического излучения);
б) изменение размеров обменного резервуара;
в) конечная скорость перемешивания между различными частями обменного резервуара;
г) разделение изотопов в обменном резервуаре. Он замечает, что .«определенные данные, касающиеся пунктов «а» и «б», трудно получить иным способом, кроме измерений на образцах, достоверно датированных другими методами» (<65>, стр.153).

Существуют, кстати сказать, еще два современных эффекта, изменяющих нынешнюю концентрацию радиоуглерода. Это увеличе-ние содержания радиоуглерода вследствие экспериментальных взрывов термоядерных бомб и уменьшение этого содержания (т.н. «эффект Зюсса» ) за счет сжигания ископаемого топлива (нефть и уголь, содержание радиоуглерода в которых вследствие их древности должно быть ничтожным).


(316)

Изменение скорости образования радиоуглерода (пункт «а») пытались оценить многие авторы. Так, например, Крауэ исследовал «исторически надежно датируемые материалы» и показал, что существует корреляция между ошибкой радиоуглеродного датирова-ния и изменением магнитного поля Земли. По его вычислениям, удельная активность менялась вокруг средней величины с 600 г. н.э. по настоящее время в пределах ± 2%, причем максимальные изменения происходили каждые 100—200 лет (см.<63>, стр.29).

«По-видимому, изменения космического излучения происходили и раньше, но ввиду кратковременности значение этих флуктуаций трудно учитывать. На основании совпадения вычисленного значения удельной активности углерода, а также на основании сходимости возраста морских осадков, определенного по не зависимым друг от друга углеродному и иониевому методам, можно считать, что интенсивность космического излучения за последние 35 000 лет была постоянной в пределах ±10 — 20%» (<63>, стр.29).

Напомним, что «постоянство» на 20% означает ошибку в определении возраста на 1760 лет!

Изменение обменного резервуара (пункт «б») определяется в основном колебаниями уровня океана. Либби (см. <65>, стр.157) показал, что снижение уровня моря на 100 м уменьшает размеры резервуара на 5%. А если при этом за счет понижения температуры (скажем, из-за оледенения) уменьшилась концентрация растворенного карбоната, то общее уменьшение углерода в обменном фонде могло доходить до 10%.
В отношении скорости перемешивания (пункт «г») имеющиеся данные несколько противоречивы. Например, Фергюссон (см. <65>, стр.158) на основании исследования радиоактивности годичных колец деревьев полагает, что перемешивание идет довольно быстро и среднее время, в течение которого молекула углекислого газа находится в атмосфере до перехода в другую часть резервуара, составляет не более 7 лет.
С другой стороны, во время испытаний водородных бомб образовалось около полутонны радиоуглерода, что мало влияет на общую массу радиоуглерода (в 60 тонн). Тем не менее в 1959 г. активность образцов увеличилась на 26%, а к 1963г. увеличение достигло даже 30%. Это четко свидетельствует в пользу слабой перемешиваемости. Полное перемешивание воды в Тихом океане происходит (по оценке Зюсса) примерно за 1500 лет, а в Атлантическом океане (по оценкам Олсона и Брекера) — за 750 лет (см. <66>, стр. 198).


(317)

На перемешивание воды в океане сильно влияет температура. Увеличение скорости перемешивания поверхностных и глубинных вод на 50% приведет к снижению концентрации радиоуглерода в атмосфере на 2%.


Вариация содержания радиоуглерода в живых организмах

Третья гипотеза Либби состоит в том, что содержание радиоуглерода в организме одно и то же для всех организмов по всей Земле (т.е. не зависит, скажем, от широты и породы растения). С целью проверить эту гипотезу Андерсен (Чикагский университет), проведя тщательные измерения, получил (см. <66>, стр.191), что на самом деле содержание радиоуглерода, как и следовало ожидать, колеблется от 14,53 ± 0,60 до 10,31 ± 0,43 распадов на грамм в минуту. Это дает отклонение содержания радиоуглерода от среднего значения на ± 8,5%.


Резюме

Таким образом, реальная активность древних образцов может отличаться от некоторой средней величины по следующим причинам:
1. Изменение активности древесины во времени (2%).
2. Изменение интенсивности космических лучей (20%, теоретическая оценка).
3. Увеличение перемешивания воды в мировом океане (2%).
4. Колебания концентрации радиоуглерода в зависимости от местоположения породы дерева (8,5%).
5. Изменение содержания радиоуглерода в образце за счет гниения(?%).
6. Изменение содержания радиоуглерода в образце в процессе его химической очистки(?%).
7. Изменение содержания радиоуглерода в обменном фонде на счет вымывания карбонатных геологических пород(?%).
Этим список возможных причин отнюдь не исчерпывается. Например, активность образца может измениться за счет изменения содержания радиоуглерода после крупных выбросов карбонатов во время вулканических извержений.

Эта причина может резко исказить радиоуглеродные датировки в местностях, близких к вулканам (Этна и Везувий), и вместе с тем учесть ее практически невозможно.

Кроме того, не надо забывать ошибку в датировке, происходящую от разрыва во времени, между, скажем, повалом дерева и исполь-зованием его древесины в исследуемом предмете.


(318)

Наконец, следует учитывать неточность принятой величины периода полураспада C14 (в последнее время исправленной почти на 10%) и ошибки экспериментального измерения радиоактивности образца (учет фона и т.п.). Мы не обсуждаем этих ошибок (для уменьшения которых физики положили немало сил), поскольку нам представляется бессмысленным точно измерять величину, теоретическая неконтролируемая ошибка которой может достигать, скажем скромно, 10%.

При самом оптимистическом подсчете получается, что непредсказуемая ошибка в радиоуглеродной датировке может достигать 1200 лет.
Поэтому весьма странным выглядит благодушный вывод Б.А.Колчина и Я.А.Шера:

«Подводя итог краткому обзору исследований вековых вариаций C14, следует отметить, что они не только не подрывают доверия к радиоуглеродной хронологии, а, наоборот, — увеличивают ее точность» (<64>, стр.8).

Более реалистической точки зрения придерживается другой советский специалист по радиоуглеродным датировкам — С.В.Бутомо:

«Ввиду значительных колебаний удельной активности C14 радиоуглеродные даты относительно молодых образцов (возраста до 2000 лет) не могут быть приняты в качестве опорных данных, для абсолютной хронологической шкалы» (<63>, стр.29).


(в Интернете размещено покойным Виктором Жарковым в 2001 году)