Радиоуглеродная хронология

Как и стабильные ,2С и |3С, радиоуглерод в воздухе связан в форме углекислого газа (С02).

На свету растения ассимилируют С02 и используют углерод, в том числе и радиоактивный, для синтеза органических соединений. С отмиранием растений поглощение радиоуглерода прекращается, и в растительных тканях происходит только его распад, статистически закономерный, приводящий с течением времени к уменьшению числа ядер МС (вдвое за время периода полураспада). Иными словами, если в 1 г углерода из свежесрубленной древесины (возраст 0 лет) происходит 15 распадов в минуту, то при прошествии 5570 лет их будет зарегистрировано только 7,5, через 11140 лет - 3,75, через 16710 лет - 1,87 и т. д. Спустя 10 периодов полураспада (55700 лет) активность образца станет исчезающе малой (менее 0,1 % от начальной). Поэтому считается, что 45-50 тыс. лет - это максимальный предел для достоверного радиоуглеродного датирования.

Если знать активность современного углерода и определить активность последнего в когда-то отмершем растении, то можно определить время, прошедшее после смерти растения. При этом не нужно определять в образцах ни абсолютное, ни относительное количество как суммы углеродных атомов, так и |4С.

Растения служат пищей травоядным животным, которые сами представляют собой пищевой рацион для плотоядных. Радиоуглерод, поглощённый растениями, перекочёвывает в животные ткани, следовательно, можно датировать не только остатки растений, но и остатки животных, а также любые материалы, в которые входит углерод и которые заимствуют его из атмосферы. Например, из атмосферы С02 поступает в гидросферу - реки, моря, океаны - и входит в состав бикарбонатов. Моллюски используют бикарбонат кальция для построения раковин, перерабатывают его в арагонит и кальцит (СаССЬ). Так же поступают кораллы, морские звёзды, морские ежи, крабы и другие морские животные. Скелетные остатки в этих животных содержат радиоуглерод и доступны по своей распространённости для датирования.

В качестве эталона обычно используют древесину с возрастом 100-200-300 лет, в которой отношение изотопов углерода не нарушено ни разубоживанием атмосферного С02 промышленным углекислым газом, не содержащим 14С, ни увеличением концентрации 14С в атмосфере с началом атомных и термоядерных взрывов. Этим условиям хорошо удовлетворяет, например, древесина XVII1 в. и более древняя, которую можно признать за эталон. Такая древесина для эксперимента была получена при разборке старых зданий, время сооружение которых (из свежего леса!) доказано документально.

Какое количество материала необходимо собрать для датирования радиоуглерным методом? Можно с запасом отрубить или отпилить кусок древесного ствола из галечников позднечетвертичной террасы или взять обломки деревянных конструкций построек с остатками деревянной утвари, сильно подпорченной, почти истлевшей (в археологии). Оптимальная масса (кг) для радиоуглеродного анализа: древесина хорошей сохранности - 0,3-0,5; древесина плохой сохранности 0,5—1,5; уголь малозольный 0,1; уголь зольный 0,25-0,5; кость молодая 2,5-5; кость старая 12-15; раковины 0,35-0,4.

Пробы рекомендуется помещать в целлофановую, полиэтиленовую упаковку или стеклянную банку с металлической или полиэтиленовой крышкой. При хранении образцов в бумаге, ткани в пробу может попасть молодое органическое вещество, которое исказит действительное соотношение различных изотопов углерода. По этой же причине образцы следует тщательно освобождать от мелких корешков растений. В полевых условиях очищать, промывать или обрабатывать каким-либо способом пробу не рекомендуется. Возможна только просушка на воздухе, желательно в тени, но также на полиэтиленовой плёнке. Особенно необходимо тщательно просушивать обломки древесины, поскольку, будучи влажными, они покрываются плесенью, которая также внесёт молодой углерод органического происхождения и тем исказит результат.

Каждая проба должна сопровождаться тщательной документацией. Помимо точной административной привязки пробы, необходимо охарактеризовать геоморфологическое положение, глубину залегания грунтовых вод, тип растительности, характер вмещающих пород. Обязательно следует указать, достигает ли корневая система современной растительности места отбора пробы, а также привести сведения о характере самой пробы.

Использование радиоуглеродного анализа в различных регионах коренным образом улучшила систему привязки природных событий, которые произошли на отрезке времени 50 тыс. лет от наших дней. Для археологической науки, которая оперирует обычно событиями в первые десятки тысячи лет, а в большинстве случаев - несколькими тысячелетиями, радиоуглеродное датирование, буквально произвело революцию. Многие археологические постулаты, казавшиеся незыблемо достоверные, были переоценены или получили иное объяснение. Радиоуглеродные даты позволили увязать исторические события недалёкого исторического прошлого

У.Ф. Либби, разработавший радиоуглеродный метод, полагал, что содержание изотопа ,4С в последние несколько тысяч лет было постоянным. Однако позднее высокоточное (±25 лет) датирование образцов с известным календарным возрастом (в основном по древесине) показало, что наблюдается систематическая ошибка между радиоуглеродным и календарным возрастом, то есть, установлено, что «радиоуглеродный» год не равен календарному.

Если радиоуглеродное исчисление используется лишь для относительного сравнения полученных дат между собой (один памятник старше другого на столько то лет), то этими различиями можно пренебречь. Если же вести абсолютное летоисчисление (в календарных годах), то следует провести калибровку дат. Помимо этого, при использовании радиоуглеродных дат без корректировки следует прибавлять 50 лет (а ныне и 60 лет), так как период полураспада рассчитан на 1950 г.

Велики ли расхождения между некалиброванными и калиброванными радиоуглеродными датам? Такие работы проведены с датами по археологическому памятнику «Берёзовая Лука» (Алей- ский район Алтайского края) По пяти радиоуглеродным датам, полученным по древесине и углям, проведена калибровка. Итог сводится к следующему: время существования поселения по калиброванным датам удревняется, но незначительно. Поселение существовало с 2640 по 1360 г. до н.э. (1280 лет без калибровки дат) или с 2975 по 1280 г. до н.э. (1190 лет с калибровкой).