Читать книгу Невероятная одиссея человека. История о том, как мы заселили планету - Элис Робертс - Страница 7

Очень важно разбираться в методах, с помощью которых археологи получают различную информацию из обнаруженных материалов. Основная тема самых крупных разногласий и самых запутанных проблем палеоантропологии – датирование.

При относительной датировке возраст чего-либо часто зависит от его расположения в земле. Например, можно отнести находку к железному веку, если она лежит под римской мозаикой, но поверх захоронения бронзового века. При более научном подходе, иногда называемом «абсолютной датировкой», используются методы определения возраста самого объекта или, по крайней мере, слоя, в котором он находился. Абсолютные методы датировки артефактов, принадлежащих к рассматриваемому нами периоду, включают радиометрическое и люминесцентное датирование.

Радиометрические (радиоизотопные) методы основаны на измерении количества различных радиоактивных изотопов, содержащихся в найденном образце. При распаде радиоактивного изотопа меняется его состав или строение. Если определить, какая доля изотопа распалась, то, зная период его полураспада, можно вычислить возраст интересующего образца.

Самый известный радиометрический метод датирования – радиоуглеродный. Со временем радиоактивно нестабильный изотоп ¹⁴C распадается, стремясь к стабильной форме. В реальных условиях ¹⁴C присутствует в атмосфере, его поглощают растения в процессе фотосинтеза и получают животные, питающиеся растениями. Это значит, что растение или животное содержат ¹⁴C и ¹²C в том же соотношении, в котором они находятся в атмосфере. Но когда растение или животное погибает, поступление ¹⁴C прекращается, а оставшееся количество изотопа постепенно распадается до ¹²C. Зная период полураспада и определив соотношение изотопов углерода в органическом материале, будь то дерево, древесный уголь или кость, можно определить время жизни органического объекта.

В последнее время благодаря использованию ускорительной масс-спектрометрии (УМС) точность радиоуглеродного датирования повысилась. При этом граница радиоуглеродного датирования сдвинулась в прошлое до 45 тыс. л. н. На точность метода влияет и предварительная обработка образцов – удаление углеродных загрязнений более позднего происхождения – и калибровка с учетом того, что содержание ¹⁴C в атмосфере со временем все-таки меняется (в этой книге приведены календарные даты, а не «радиоуглеродные годы»). К радиоуглеродным датам, опубликованным до 2004 г., то есть до усовершенствования метода, нужно относиться с осторожностью. При повторной датировке с применением новых методов археологические находки оказывались на 2–7 тыс. лет старше по сравнению с предыдущими оценками. Дополнительное преимущество УМС-радиоуглеродного датирования заключается в том, что для проведения анализа достаточно минимального фрагмента драгоценного археологического объекта. УМС-радиоуглеродное датирование – наилучший метод определения возраста органических объектов, но при условии, что они не старше 45 тыс. лет [14]. Если образцы старше и если нас интересуют ранние современные люди и их выход из Африки, произошедший более чем 50 тыс. л. н., мы должны обратиться к другим методам.

Для определения возраста горных пород применяют метод урановых серий и калий-аргоновый метод. В методе урановых серий исследуют радиоактивные изотопы урана и тория, которые распадаются до стабильных изотопов. Дело в том, что растворимые изотопы осаждаются, а затем трансформируются в нерастворимые формы. Поэтому такой метод может применяться для определения возраста спелеотем и кораллов. Калий-аргоновое (и аргон-аргоновое) датирование применяется при определении возраста вулканических пород. Аргон улетучивается из расплавленной породы, но фиксируется в застывшей лаве. Поэтому, если археологические материалы или окаменелости обнаружены между слоями спелеотем (в известковых пещерах) или вулканического туфа, то с помощью этих методов можно определить их возраст или, по крайней мере, временной диапазон.

Относительно новый и невероятно полезный для палеолитической археологии метод – люминесцентное датирование. Он используется для определения момента времени, когда кристаллы кварца или полевого шпата в последний раз подвергались действию тепла или света. С его помощью датируют слои осадочных пород, в которых скрыт археологический объект, а иногда даже время, когда объект нагревался (например, часть глиняной посуды или камень из очага). Люминесцентное датирование – очень мощный инструмент, позволяющий определять возраст объектов от нескольких лет вплоть до нескольких миллионов лет [15].

Принцип работы метода люминесцентного датирования поражает мое воображение. Когда гранулы (песчинки) кристаллов кварца подвергаются ионизирующему излучению таких естественных радиоактивных элементов, как уран, а также космических лучей, в их кристаллической структуре образуются мельчайшие дефекты, которые захватывают свободные электроны. Под действием света или тепла кристалл испускает захваченные электроны. Но как только кварц оказывается в темноте (в земле), он снова начинает накапливать электроны… до тех пор, пока его кто-то не откопает. После обнаружения образцы, предназначенные для люминесцентного датирования, должны храниться в полной темноте.

В лаборатории гранулы кварца сортируют при очень тусклом красном свете. Затем их нагревают (при термолюминесцентном датировании, ТЛД) или облучают (при оптически стимулируемом люминесцентном датировании, ОСЛ-датировании). При этом кристаллы освобождают «пойманные» электроны и испускают сияние – люминесценцию. Измеряя интенсивность люминесценции и учитывая уровень естественной радиации в месте расположения кварца (от других осадочных образцов и космической радиации), можно определить, в течение какого времени кристалл находился в темноте [15].

Другой метод, основанный на измерении уровней «пойманных» электронов в ответ на бомбардировку с учетом уровня естественной радиации в осадочных породах, – электронный спиновый резонанс (ЭСР). Поскольку зубная эмаль также имеет кристаллическую структуру, то этот метод с успехом применяется при определении возраста древних образцов зубов, что помогает датировать окаменелые останки гоминид [16].