Надежна ли радиоуглеродная датировка

Поделиться в соц. сетях

 

Многие из нас запуганы наукой. Радиоуглеродная датировка как один из результатов развития ядерной физики является примером такого феномена. Этот метод имеет важное значение для разных и независимых научных дисциплип, таких, как гидрология, геология, наука об атмосфере и археология. Однако мы оставляем понимание принципов радиоуглеродной датировки научным специалистам и слепо соглашаемся с их выводами из уважения к точности их оборудования и восхищения их интеллектом.

На самом деле принципы радиоуглеродной датировки поразительно просты и легкодоступны. Более того, представление о радиоуглеродной датировке как о «точной науке» является ошибочным, и, по правде говоря, лишь немногие ученые придерживаются такого мнения. Проблема в том, что представители многих дисциплин, пользующиеся радиоуглеродной датировкой в хронологических целях, не понимают ее природы и назначения. Давайте разберемся в этом.

Принципы радиоуглеродной датировки

Уильям Фрэнк Либби и члены его команды разработали принципы радиоуглеродной датировки в 1950-е годы. К 1960 году их работа была завершена, и в декабре этого года Либби был номинирован на Нобелевскую премию по химии. Один из ученых, участвовавших в его выдвижении, отметил:

«Редко случалось так, что одно открытие в области химии оказывало такое влияние на разные области человеческих знаний. Очень редко отдельное открытие привлекало столь широкий интерес».

Либби обнаружил, что нестабильный радиоактивный изотоп углерода (С 14) с предсказуемой скоростью распадается на стабильные изотопы углерода (С12 и С13). Все три изотопа встречаются в атмосфере в естественном виде в следующих пропорциях; С12 – 98,89%, С13 – 1,11% и С14 – 0,00000000010%.

Стабильные изотопы углерода С12 и С13 образовались вместе со всеми остальными атомами, из которых состоит наша планета, то есть очень и очень давно. Изотоп С14 образуется в микроскопических количествах в результате ежедневной бомбардировки солнечной атмосферы космическими лучами. При соударении с определенными атомами космические лучи разрушают их, в результате чего нейтроны этих атомов переходят в свободное состояние в земной атмосфере.

Изотоп С14 образуется, когда один из таких свободных нейтронов сливается с ядром атома азота. Таким образом, радиоуглерод представляет собой «изотоп Франкенштейна», сплав разных химических элементов. Затем атомы С14, которые образуются с постоянной скоростью, подвергаются окислению и проникают в биосферу в процессе фотосинтеза и естественной цепочки питания.

В организмах всех живых существ отношение изотопов С12 и С14 равно атмосферному отношению этих изотопов в их географическом регионе и поддерживается скоростью их метаболизма. Однако после смерти организмы перестают накапливать углерод, и поведение изотопа С14 с этого момента становится интересным. Либби установил, что период полураспада С14 составляет 5568 лет; еще через 5568 лет распадается половина оставшихся атомов изотопа.

Таким образом, поскольку первоначальное отношение изотопов С12 и С14 является геологической постоянной, возраст образца можно определить, измерив количество остаточного изотопа С14. К примеру, если в образце присутствует некоторое первоначальное количество С14, значит, дата смерти организма определяется двумя периодами полураспада (5568 + 5568), что соответствует возрасту 10 146 лет.

В этом заключается основной принцип радиоуглеродной датировки как инструмента археологии. Радиоуглерод абсорбируется в биосфере; он прекращает накапливаться со смертью организма и распадается с определенной скоростью, которую можно измерить.

В лаборатории

С учетом всех этих неопровержимых фактов крайне странно видеть в журнале «Радиоуглерод» (где публикуются результаты радиоуглеродных исследований по всему миру) следующее утверждение:

«Шесть уважаемых лабораторий выполнили 18 анализов возраста древесины из Шелфорда в графстве Чешир. Оценки варьируют от 26 200 до 60 000 лет (до настоящего времени), разброс составляет 34 600 лет».

Вот еще один факт: хотя теория радиоуглеродной датировки звучит убедительно, когда ее принципы применяются к лабораторным образцам, в игру вступает человеческий фактор. Это приводит к ошибкам, порой очень значительным. Кроме того, лабораторные образцы загрязняются фоновым излучением, изменяющим остаточный уровень С14, который подвергается измерению.

Как указал Ренфрю в 1973-м и Тейлор в 1986 году, метод радиоуглеродной датировки опирается на ряд необоснованных предположений, сделанных Либби во время разработки его теории. К примеру, в последние годы было много дискуссий о периоде полураспада С14, якобы составляющем 5568 лет. В наши дни большинство ученых сходится на том, что Либби ошибался и что период полураспада С14 на самом деле составляет примерно 5730 лет, Расхождение в 162 года приобретает большое значение при датировке образцов тысячелетней давности.

Но вместе с Нобелевской премией по химии к Либби пришла полная уверенность в его новой системе. Его радиоуглеродные датировки археологических образцов из Древнего Египта уже были датированы, поскольку древние египтяне тщательно следили за своей хронологией. К сожалению, радиоуглеродный анализ давал слишком заниженный возраст, в некоторых случаях на 800 лет меньше, чем по данным исторической летописи. Но Либби пришел к поразительному выводу:

«Распределение данных показывает, что древнеегипетские исторические датировки до начала второго тысячелетия до нашей эры слишком завышены и, возможно, превышают истинные на 500 лет в начале третьего тысячелетия до нашей эры».

Это классический случай научного самомнения и слепой, почти религиозной веры в превосходство научных методов над археологическими. Либби ошибался, радиоуглеродный метод подвел его. Теперь эта проблема решена, но самопровозглашенная репутация метода радиоуглеродной датировки по-прежнему превышает уровень его надежности.

Мои исследования показывают, что с радиоуглеродной датировкой связаны две серьезные проблемы, которые и в наши дни могут привести к большим недоразумениям. Это (1) загрязнение образцов и (2) изменение уровня С14 в атмосфере в течение геологических эпох.

Загрязнение образцов

Мэри Левайн объясняет:

«Загрязнением называется наличие в образце органического материала чуждого происхождения, который не был сформирован вместе с материалом образца».

На многих фотографиях раннего периода радиоуглеродного анализа изображены научные специалисты, которые курят сигареты во время сбора или обработки образцов. Не слишком умно с их стороны! Как указывает Ренфрю, «уроните щепотку пепла на ваши образцы, подготовленные к анализу, и вы получите радиоуглеродный возраст табака, из которого была сделана ваша сигарета».

Хотя в наши дни такая методологическая некомпетентность считается недопустимой, археологические образцы все равно страдают от загрязнения. Известные виды загрязнений и способы борьбы с ними обсуждаются в статье Тейлора (1987). Он делит загрязнения на четыре главные категории: 1) физически устранимые, 2) растворимые в кислотах, 3) растворимые в щелочах, 4) растворимые в растворителях. Все эти загрязнения, если не устранить их, сильно влияют на лабораторное определение возраста образца.

X. Э. Гоув, один из изобретателей метода акселераторной масс-спектрометрии (AMS), сделал радиоуглеродную датировку Туринской плащаницы. Он пришел к выводу, что волокна ткани, использованные для изготовления плащаницы, датируются 1325 годом.

Хотя Гоув и его коллеги совершенно уверены в аутентичности своего определения, многие, по очевидным причинам, считают возраст Туринской плащаницы гораздо более почтенным. Гоув со своими единомышленниками дал достойный ответ всем критикам, и если бы мне пришлось делать выбор, то я бы рискнул сказать, что научная датировка Туринской плащаницы, скорее всего, является точной. Но в любом случае, ураган критики, обрушившийся на этот конкретный проект, показывает, как дорого может стоить ошибка при радиоуглеродной датировке и с каким подозрением некоторые ученые относятся к этому методу.

Утверждалось, что образцы могли подвергнуться загрязнению более молодым органическим углеродом; методы очистки могли пропустить следы современных загрязнений. Роберт Хеджес из Оксфордского университета отмечает, что

«нельзя совершенно исключить небольшую систематическую погрешность».

Интересно, назвал бы он расхождение датировок, полученных разными лабораториями по образцу древесины из Шелфорда, «небольшой систематической погрешностью»? Разве не похоже, что нас снова дурачат ученой риторикой и заставляют поверить в совершенство существующих методов?

Леонсио Гарза-Вальдес, безусловно, придерживается такого мнения по отношению к датировке Туринской плащаницы. Все древние ткани покрыты биопластической пленкой в результате жизнедеятельности бактерий, которая, по мнению Гарза-Вальдеса, сбивает с толку радиоуглеродный анализатор. Фактически возраст Туринской плащаницы вполне может составлять 2000 лет, так как ее радиоуглеродную датировку нельзя считать окончательной. Необходимы дальнейшие исследования. Интересно отметить, что Гоув (хотя он расходится во мнениях с Гарза-Вальдесом) согласен, что такая критика служит основанием для новых исследований.

Уровень С14 в земной атмосфере

Согласно «принципу одновременности» Либби, уровень С14 в любом конкретном географическом регионе является постоянным на всем протяжении геологической истории. Эта предпосылка была жизненно необходима для достоверности радиоуглеродного анализа на раннем этапе его развития. Действительно, для надежного измерения остаточного уровня С14 вам нужно знать, какое количество этого изотопа присутствовало в организме на момент его смерти. Но эта предпосылка, по мнению Ренфрю, является ошибочной:

«Однако теперь известно, что пропорциональное отношение радиоуглерода к обычному С12 не оставалось постоянным во времени и что до 1000 года до нашей эры отклонения так велики, что радиоуглеродные датировки могут заметно расходиться с действительностью».

Дендрологические исследования (изучение древесных колец) убедительно показывают, что уровень С14 в земной атмосфере за последние 8000 лет был подвержен значительным флуктуациям. Значит, Либби выбрал ложную константу и его исследования были основаны на ошибочных предположениях.

Возраст колорадской сосны, растущей в юго-западных регионах США, может достигать нескольких тысяч лет. Некоторые деревья, еще живые в наши дни, появились на свет 4000 лет назад. Кроме того, по бревнам, собранным в тех местах, где росли эти деревья, можно протянуть летопись древесных колец еще на 4000 лет в прошлое. Другими деревьями-долгожителями, полезными для дендрологических исследований, являются дуб и калифорнийская секвойя.

Как известно, ежегодно на срезе живого древесного ствола нарастает новое годичное кольцо. Подсчитав годичные кольца, можно узнать возраст дерева. Логично предположить, что уровень С14 в годичном кольце 6000-летнего возраста будет аналогичен уровню С14 в современной атмосфере. Но это не так.

К примеру, анализ годичных колец показал, что уровень С14 в земной атмосфере 6000 лет назад был существенно выше, чем сейчас. Соответственно, радиоуглеродные образцы, датируемые этим возрастом, оказались заметно моложе, чем на самом деле, на основании дендрологического анализа. Благодаря работе Ханса Суисса были составлены диаграммы коррекции уровня С14 для компенсации его флуктуации в атмосфере в разные периоды времени. Однако это значительно снизило достоверность радиоуглеродных датировок образцов, возраст которых превышает 8000 лет. У нас просто нет данных о содержании радиоуглерода в атмосфере до этой даты.

Резюме

Радиоуглеродная датировка – это развивающийся научный метод. Однако на каждом этапе его развития ученые безоговорочно поддерживали его общую достоверность и замолкали лишь после выявления серьезных ошибок в оценках или в самом методе анализа. Не стоит удивляться ошибкам, если учитывать количество переменных, которые должен принять во внимание ученый: атмосферные флуктуации, фоновое излучение, рост бактерий, загрязнение и человеческая ошибка.

Как часть представительного археологического исследования, радиоуглеродная датировка по-прежнему имеет крайне важное значение; просто ее нужно поместить в культурную и историческую перспективу. Разве ученый имеет право сбрасывать со счетов противоречащие археологические свидетельства только потому, что его радиоуглеродная датировка указывает на другой возраст? Это опасно. Фактически многие египтологи поддержали предположение Либби о том, что хронология Древнего Царства составлена неправильно, так как это было «научно доказано». На самом деле Либби ошибался.

Радиоуглеродная датировка полезна в качестве дополнения к другим данным, и в этом заключается ее сильная сторона. Но пока не наступит день, когда все переменные окажутся под контролем, а все ошибки будут устранены, радиоуглеродные датировки не получат окончательного слова на археологических раскопках.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ III
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ И КРИТИКА РАДИОУГЛЕРОДНОЙ БАЗЫ ДАННЫХ
ПО ТИАУАНАКО

 

Если радиоуглеродная датировка поддерживает наши теории, мы помещаем ее в основной текст. Если она не полностью противоречит им, мы помещаем ее в сноску. А если она совершенно «выпадает из строя», мы скромно умалчиваем о ней. Профессор Д. Брю.

С момента появления радиоуглеродного анализа как инструмента датировки археологи боролись с его интерпретациями из-за их ограниченной точности. Дуглас С. Фринк.

Алан Колата, крупный специалист по Тиауанако, отметает все аргументы, связывающие строительство этого города с каким-либо забытым народом или эпизодом истории. Для него и для его почтенных коллег такие аргументы просто бездоказательны. Они называют их мифами, расистской пропагандой и досужими выдумками, не имеющими опоры в действительности.

Археологи строят свои выводы об истории древних мест на основе свидетельств, собранных в ходе научно контролируемых раскопок. Изучая эти свидетельства, они стремятся ответить на ряд вопросов, главный из которых – «когда было построено это место?»

С 1950-х годов арсенал археологов пополнился методом радиоуглеродного анализа (см. приложение II). Радиоуглеродный анализ рассматривается как научное подтверждение официальной датировки древних мест и считается многими археологами неопровержимым доказательством. Почему бы и нет – кому хочется спорить с наукой?

В приложении II обсуждается научная теория радиоуглеродной датировки;, там показано, что этот научный процесс не лишен погрешностей и изобилует проблемами. Теперь давайте перенесем обсуждение на следующий уровень.

Археологическая перспектива

В начале 1990-х годов Мариус С. Циолковский, профессор археологии из Варшавского университета, решил составить каталог радиоуглеродных датировок для Боливии, Эквадора и Перу. В 1994 году он со своими коллегами опубликовал 604-страничный документ со списком и обсуждением результатов. В наши дни эту книгу очень трудно найти; очень жаль, так как это первоклассная научная работа, которая остается одной из наиболее авторитетных в данной области.

Для завершения своей работы профессору Циолковскому с коллегами пришлось кропотливо обработать множество научных и археологических публикаций за четыре десятилетия. Вот что они отметили:

«В некоторых статьях радиоуглеродные датировки даны без лабораторных шифров и без указания погрешности. Распространенной практикой, особенно в старых публикациях, является перечисление якобы калиброванных датировок без указания метода калибрации и типа используемой калибровочной кривой».

Это не наука. Результат можно назвать научным, когда он получен в ходе ясной и последовательной научной процедуры. Кроме того, научный результат поддается проверке. Но как вы проверите результат, если не знаете, каким образом он был получен? Циолковский и его коллеги подчеркивают это – они были недовольны качеством данных, с которыми им приходилось работать.

Из 2800 датировок, перечисленных для Боливии, Эквадора и Перу, лишь 29 относятся к образцам, взятым в Тиауанако. Стандарт документации, использованный для записи радиоуглеродных датировок из Тиауанако различными лабораториями, не соответствовал моим ожиданиям. Характер образца, глубина его залегания, археологический контекст – все это в разной степени указано в одних случаях и пропущено в других. Очень трудно интерпретировать данные на таком скудном основании. По-видимому, в отдельных случаях контакты между археологами и лабораторными учеными были не слишком хорошими.

Циолковский со своими коллегами указывает на то, что для помещения образца в культурный контекст необходимо определить его природу, – иными словами, его ассоциация с доисторическим периодом данного места должна поддаваться количественному определению. Примерно для 1/3 радиоуглеродных датировок Тиауанако не ясно, на какой глубине были взяты образцы. Почему?

К примеру, самая старая радиоуглеродная датировка для Тиауанако относится к 1530 году до нашей эры. Этот образец был взят из района Каласасайи. Археологический комментарий, сопровождающий образец, гласит:

«Слой 6… Неожиданно старый по сравнению с Gak-52».

Аббревиатура Gak-52 обозначает другой образец из того же культурного слоя, проанализированный в лаборатории. Образец Gak-52 был датирован 240 годом до нашей эры. К сожалению, этот образец не снабжен никакими археологическими комментариями, поэтому нам остается предположить, что это общепринятая дата обитания для данного археологического слоя. По-видимому, предыдущий образец был сочтен неприемлемым с археологической точки зрения. Если посмотреть на списки датировок, опубликованные в журнале «Радиоуглерод», вы обнаружите, что такой способ выбраковки датировок пользуется широким распространением. Если датировки не вписываются в археологическую гипотезу, их просто игнорируют. Шеридан Боумен, автор книги «Радиоуглеродная датировка – интерпретация прошлого», утверждает:

«Эти «неприемлемые» результаты, возможно больше, чем любые другие, нуждаются в тщательном рассмотрении».

Почему нет никаких объяснений расхождения в 1340 лет и зачем комментировать одну датировку, но не другую? Не считая ошибок самой датировки, что, если этот культурный слой (и, возможно, другие слои) в Тиауанако был загрязнен органическим материалом из соседних слоев? Циолковский пишет:

«Примесь материала из разных эпох может возникнуть в результате жизнедеятельности мелких животных, которые переносят органическое вещество между слоями или роют норы и тоннели, которые затем заполняются инородным органическим веществом другого возраста».

Он объясняет, что для археологов единственным способом избежать датировки инородного материала является умение определять такие закономерности в полевых условиях. Оба образца, о которых идет речь, были взяты в конце 1950-х годов, и их маркировка не сопровождалась обсуждением археологического контекста сопровождающих культурных слоев. Это указывает на недостаточную профессиональную подготовку. Филип Баркер в своей книге «Методы археологических раскопок» утверждает:

«Следует четко установить, что объект (образеи) не является инородным, что он не попал в нору животного и не соскользнул по промежуткам между камнями или трещинам в стене. Если есть какие-то сомнения по этому поводу, объект нельзя использовать для датировки».

Следовательно, при анализе радиоуглеродных датировок древних мест крайне важно соблюдать процедуру сбора образцов. Прокапываются канавы, и образцы берутся из разных археологических слоев, но можем ли мы быть уверены, что эти слои не подвергались перемешиванию? Археологи, разумеется, отвечают утвердительно. Они говорят, что радиоуглеродные датировки анализируются в их археологическом контексте. Но что они имеют в виду под «археологическим контекстом»?

Гарре Фаган в своей публичной атаке на исследование Грэма Хэнкока, посвященное радиоуглеродным датировкам Тиауанако, заявляет:

«Археологический контекст обычно определяет границы культурных уровней, слой за слоем, от нижних (наиболее старых) уровней до верхних (наиболее молодых)».

Присутствие четко определенных археологических уровней (необходимое требование для привязки образцов) далеко не всегда очевидно в случае Тиауанако. Мы уже видели, что два образца из одного культурного слоя различались по возрасту на 1340 лет. Археологический комментарий, сопровождающий другой образец под маркировкой Р-146 гласит:

«Смешанный поверхностный уровень с классической керамикой эпохи упадка и фрагментами более поздней керамики».

Итак, налицо следующая ситуация: образцы, использованные для датировки Тиауанако, были непоследовательно описаны, калиброваны по неизвестной методике и взяты из района, где есть свидетельства смешанных культурных слоев. Тем не менее они преподносятся как твердая основа для датировки планирования и строительства Тиауанако примерно временем жизни Христа. «Научно» ли делать столь смелые и определенные выводы на основании таких неопределенных и непрочных свидетельств?

С другой стороны, есть случаи, когда радиоуглеродные датировки Тиауанако отличаются внутренней согласованностью. Мы не хотим, чтобы нас обвинили в игнорировании этого факта. Образец Hv-17 был взят с глубины 50 см под церемониальной платформой Каласасайи или рядом с ней (точное расположение неясно). Он датирован 1710 годом. Образец Hv-19 взят из того же раскопа с глубины 180 см и датирован 305 годом. Следовательно, отдельные участки раскопок действительно удовлетворяют критериям радиоуглеродного анализа – археологические условия позволяют провести достаточно четкую градацию между более глубоким (более старым) образцом и более мелким (более молодым) образцом.

Но эти два образца указывают на интересное обстоятельство. Если они взяты из-под церемониальной платформы (это подразумевается, если рассматривать их как свидетельство датировки ее сооружения), то почему один из них датирован 1710 годом? Никто не примет это как дату сооружения церемониальной платформы. Таким образом, если образц Hv-17 действительно был взят из-под платформы, то он свидетельствует о перемешивании культурных слоев, вероятно, в результате человеческого вмешательства (охотники за сокровищами XVIII века?). Имея это в виду, следует задать вопрос: может ли радиоуглеродная база данных по Тиауанако быть свидетельством позднейших изменений в такой же степени, как и абсолютного возраста этого комплекса?

Можем ли мы подвергнуть радиоуглеродную базу данных по Тиауанако дальнейшему критическому разбору? Думаю, что да. Поскольку образцы для радиоуглеродного анализа были собраны и изучены в контексте археологических слоев, из которых они взяты, каталог датировок отражает масштаб и глубину археологических раскопок в данном месте. Возникает простой вопрос были ли раскопки достаточно тщательными, чтобы исключить возможность пропуска более ранних культурных слоев? Иными словами, были ли они достаточно глубокими? Давайте посмотрим.

Образец Р-123 представляет один из наиболее глубоких раскопанных слоев в Тиауанако. Он был обнаружен на глубине 3,75 метра от поверхности в точке с координатами 16°33′ ю.ш. и 68°8′ з.д. и датирован 133 годом нашей эры. Археологический комментарий к этому образцу гласит:

«Раскопки продолжались до глубины 4,75 м.; ниже глубины 4 м. следов керамики не обнаружено».

Итак, они вскрыли еще целый метр почвенного слоя без каких-либо результатов – похвальное усердие! Не слишком ли абсурдно или ненаучно предполагать, что в Тиауанако существует более ранний, еще не обнаруженный культурный уровень?

Давайте немного углубимся в область гипотез. Если Тиауанако действительно является творением забытого народа, то хотя бы какой-то след его деятельности должен сохраниться в археологической летописи. Ничего подобного еще не было обнаружено. Однако если исчезнувшая цивилизация была уничтожена каким-то древним катаклизмом в Андах, разве нельзя допустить, что город простоял необитаемым в течение долгого времени, может быть, даже тысячелетий? За это время мог образоваться мощный слой археологически «стерильной» почвы, скрывший все следы предыдущей человеческой деятельности. Именно такой аргумент предлагает Освальдо Ривера, бывший директор археологической службы Боливии.

«Мы думаем, что Тиауанако гораздо древнее, чем считалось раньше. После двадцати одного года раскопок и исследований в Тиауанако я могу сказать вам, что мы по-прежнему не перестаем изумляться, потому что это невероятное место даже для археологов, работающих здесь. Каждый день мы обнаруживаем разные вещи… и я уверен, что мы доберемся до внутренней части Тиауанако… до затонувшего Тиауанако, который находится под ныне существующим. Думаю, на глубине от 12 до 21 метра есть другой, священный Тиауанако, первоначальный город. Не могу сказать, насколько древним он окажется. Это новая глава в исследовании Тиауанако. Мы собираемся открыть новую книгу…»

Это, по сути дела, главная проблема, с которой я сталкиваюсь при анализе радиоуглеродной базы данных по Тиауанако. Можно до бесконечности обсуждать проблемы, с которыми сталкиваются археологи и лабораторные специалисты при сборе и определении образцов, – проблемы, которые могут привести к неточной датировке. Однако это не имеет значения. Тот факт, что определенные датировки могут давать отклонение на 50, 100 или даже 200 лет от истинного значения, тоже не должен нас волновать.

Мы имеем 29 радиоуглеродных датировок для Тиауанако, и ни одна из них не указывает на следы человеческой деятельности до 1500 года до нашей эры.

Стоит задать вопрос, являются ли эти радиоуглеродные датировки представительной выборкой в археологическом отношении? Я считаю, что нет. В Тиауанако необходимо осуществить более обширную программу раскопок, которая раз и навсегда закроет этот вопрос.

В специальной литературе содержатся жесткие инструкции для достижения «совершенных» археологических результатов на основании радиоуглеродного анализа. Раскопки в Тиауанако и радиоуглеродные датировки, которые являются их результатом, пока не достигают этого образца, поэтому к ним надо относиться с осторожностью.

Хэнкок Г. Следы богов. М., 2006. Стр. 692-707

В Подписаться на сообщество вКонтакте

Поделиться в соц. сетях

 

Оставить комментарий

Войти с помощью: