Terni_Kosti_skalyi_i_zvezdyi._Nauka_o_tom_kogda_chto_proizoshlo.395719 - Крис Терни

Люминесцентный метод появился сравнительно недавно. В отличие от радиоуглеродного, он позволя­ет работать с неорганикой, и возрастной предел у него гораздо выше — 800 000 лет. С его помощью устанав­ливается время, когда минеральные частицы послед­ний раз подвергались воздействию света или тепла. Однако и этот метод не лишен недостатков: один из них состоит в том, что исследователи вынуждены большую часть времени проводить в полной темноте, подсвечивая себе крохотным красным фонариком.

Принцип действия люминесцентного метода осно­ван на том, что формирующийся минерал, напри­мер кварц или полевой шпат, не обладает идеальной структурой. Со временем радиоактивные изотопы в почве подвергнутся распаду, и этот процесс отразит­ся на покоящихся рядом минералах: высвобождаемая энергия выбьет некоторые из их электронов со своих орбит. В большинстве случаев электроны тут же вер­нутся на место, испустив крохотный фотон света. Од­нако иногда из-за несовершенства формирующейся структуры минерала они не могут попасть обратно.

Грубо говоря, лакуны в структуре минерала можно представить как ловушки, постепенно заполняющиеся выбитыми с орбит электронами. Когда образец подвергается воздействию солнечного света или тепла, электроны, получив заряд энергии, возвращаются к покинутым атомам.

Чем больше таких захваченных электронов, тем дольше образец пробыл без света. Для подсчета их количества образец необходимо доставить в лабо­раторию в черном пластиковом мешке или темной колбе, чтобы солнечный свет не сбросил показания «счетчика». В темной лаборатории при свете верно­го красного фонарика лаборант подвергает образцы воздействию либо тепла (термолюминесценция), либо световых волн определенной длины (оптически стимулируемая люминесценция), заставляя запертые электроны вырваться на свободу. При этом измеря­ется количество выделяемого света. Одновременно измеряется радиоуглеродное содержание отложений, в которых был обнаружен данный образец, чтобы вы­яснить, какому воздействию энергии подвергались минеральные частицы во время распада радиоуглеро­да в почве. Поскольку скорлупа на поверхности не со­храняется долго, логично предположить, что частицы окружающего ее песка в последний раз подвергались воздействию солнечного света как раз тогда, когда было отложено яйцо. Самое главное, что по количе­ству находившихся взаперти электронов и по скоро­сти, с которой они накапливались в минерале, можно вычислить возраст.

Миллер испытал оба этих метода на сходных по размеру яйцах страуса эму. Получилось, что эму жили в течение 120 000 лет, вплоть до настоящего времени. Важно отметить, что массив данных не отби­рался по возрасту заранее. Образцы были равномерно распределены в указанном временном промежутке. Однако результаты эксперимента со скорлупой яиц гениорниса разительно отличались. Как показал анализ, последние представители данного вида жили около 50 000 лет назад, что сильно превышает предел воз­можностей радиоуглеродного метода. Так был сделан первый твердый шаг к разгадке исчезновения круп­ных представителей австралийского животного мира. Вопрос в следующем: можно ли по одной этой птице судить обо всей мегафауне?

Решить его попытались Тим Фланнери из Музея Южной Австралии и Берт Робертс из Вуллонгонгского университета (Австралия). В отличие от Миллера, они сделали предметом своего исследования останки костей, полученные практически со всего континен­та, однако во избежание возможных ошибок сосредо­точились не на отдельных костях, а на сочлененных фрагментах скелета. Если кости лежат разрозненной кучей, значит, животное погибло не здесь, и по окру­жающим отложениям время его гибели не определить. Применив метод оптически стимулируемой люминес­ценции на отложениях вокруг сочлененных фрагмен­тов скелета, Робертс и Фланнери с коллегами выяс­нили, что представители австралийской мегафауны вымерли примерно 46 000 лет назад. Несмотря на то, что средний возраст получился на 4000 лет меньше, чем у гениорниса по данным Миллера, погрешность укладывалась в допустимые рамки.

Сходство датировки указывает на то, что вымерли животные по одной и той же причине, однако в чем же она состоит? В качестве одного из методов расследо­вания предлагалось выяснить по останкам яичной скорлупы, какими растениями питался гениорнис. Как мы уже наблюдали на примере Туринской плаща­ницы (см. главу 3), у углерода, помимо радиоуглерода, имеются и две стабильные формы 12С и 13С. Содержа­ние стабильных изотопов в разных растениях различа­ется: влаголюбивые образуют больше 12С, а растущие в сухих местностях, особенно травы, содержат сравнительно больше 13С. Измерив содержание этих двух изотопов, можно определить, какие растения предпо­читал гениорнис.

Результаты получились интересные. Судя по все­му, рацион гениорниса состоял почти исключительно из влаголюбивых растений, тогда как эму, который здравствует и по сей день, питался и влаголюбивыми, и засухоустойчивыми растениями — то есть был бо­лее всеядным. В главе 7 мы уже выяснили, что в это время резко менялся климат Северной Атлантики, од­нако в австралийском регионе ничего существенного не произошло. Если дело в рационе, а климат здесь ни при чем, может, соотношение изотопов — ложный след в данном случае?

Может быть, ключ к разгадке — в людях? Чтобы это выяснить, надо разобраться, когда была заселе­на Австралия, а споры на этот счет ведутся уже более 40 лет.

За время последнего ледникового периода объем воды, превратившейся по всему миру в лед, должен был привести к падению уровня моря на 130 м. Цифра впечатляет, однако на самом деле такой спад привел лишь к соединению Папуа — Новой Гвинеи, Австралии и Тасмании. И вся эта обширная территория оставалась островной, отделенной от Азиатского континента. Сле­довательно, древним переселенцам, перебиравшимся в Австралию, требовалось прежде всего научиться преодолевать большие водные пространства.

В начале 1960-х бытовало мнение, что данным мастерством люди овладели не раньше чем 10 000 лет назад. С тех пор этот срок все время сдвигается все дальше и дальше. К 1995 г. данные радиоуглеродного анализа с археологических раскопок в Западной Ав­стралии показали, что прибытие человека на Австра­лийский континент произошло еще 38 000-40 000 лет назад. Все выходило довольно стройно и логично. Археологи в большинстве своем не видели никаких противоречий.

Однако, как мы уже говорили выше, 40 000 лет — это подозрительно близко к пределу возможностей радиоуглеродного метода. В частности, великий археолог Рис Джонс, ныне покойный, предполагал, что эти цифры недостоверны и целиком обусловлены методом датирования. Вместе с Бертом Робертсом он исследовал места раскопок в Арнемленде, на Север­ной Территории, где не было древесного угля, однако, судя по большой глубине залегания артефактов, человек там появился довольно рано. В 1990 г., под­вергнув люминесцентному анализу крупицы с самого нижнего слоя, содержащего артефакты, ученые объя­вили, что Арнемленд был заселен примерно 50 000-60 000 лет назад. Это была сенсация.

¤

Когда в образце почти нет или очень мало изначально­го 14С, достаточно небольшой дозы современного угле­рода, чтобы исказить результаты радиоуглеродного да­тирования. Однопроцентное загрязнение может дать возраст в 37 000 лет, тогда как на самом деле образец сформировался миллионы лет назад. Несмотря на то, что древесный уголь в качестве свидетельства челове­ческой деятельности при раскопках обнаруживается довольно часто, даже такой ничтожный процент за­грязнения может помешать правильно его датировать, если большая часть изначального радиоуглерода уже успела подвергнуться распаду. Вспомните, например, из чего делаются обувные стельки, устраняющие не­приятные запахи, — как раз из древесного угля. Он впитывает буквально все. Без разбора. Представьте, что уголь несколько десятков тысячелетий пролежал в грунте, фильтруя дождевую воду, — при попытке датировать его за пределами 40 000 лет проблемы гарантированы. В Австралийском национальном университете мне довелось поработать с Майклом Бердом и Китом Файфилдом над новым способом очистки дре­весного угля, получившим название АВОХ (Acid-Base-Wet Oxidation — кислотно-основное влажное окисле­ние). АВОХ, в отличие от прочих методов, устранял углеродное загрязнение почти целиком. В результате получался чистый древесный уголь, который можно было датировать радиоуглеродным методом в преде­лах до 60 000 лет назад.

С помощью АВОХ и других технологий мы иссле­довали небольшую известняковую пещерную стоянку под названием Логово Дьявола в Западной Австралии. Первоначальные радиоуглеродные датировки не смог­ли преодолеть 40 000-летний предел. Действительно ли возраст стоянки укладывается в эти границы или это несовершенство метода, как предполагал Рис Джонс? Вместе с командой, куда входили также Майк Смит из Национального музея Австралии и Чарли Дорч из Музея Западной Австралии, мы подвергли образцы древесного угля анализу вместе с артефактами из са­мых глубинных слоев. Результаты превзошли наши самые смелые ожидания. Мы выяснили, что в районе Логова Дьявола люди жили примерно 48 000 лет назад, то есть далеко за пределами возможностей радиоугле­родного датирования. Мы преодолели этот барьер. Это была самая ранняя датировка человеческого присутствия на Австралийском континенте, что соответ­ствовало результатам, полученным люминесцентным методом в Арнемленде. Люди в самом деле появились на континенте примерно в то же время, когда начали вымирать крупные животные.