Текст книги "Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом"

Автор книги: Дэвид Хелфанд

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 21 страниц) [доступный отрывок для чтения: 8 страниц]

Исследование картины Кампендонка, проведенное при помощи PIXE, показало, что в ней содержалось значительное количество Титана, входящего в состав «титановых белил» – пигмента, впервые произведенного спустя семь лет после предположительного создания картины, и тем самым это позволило классифицировать ее как однозначную подделку. При этом сам метод не оказывает на картину совершенно никакого влияния – конечно, если не принимать во внимание ее стоимость.

Применение PIXE

Фальсификаторов интересуют и объемные артефакты. Например, в Китае высоко ценятся нефритовые изделия, найденные в древних гробницах. После тысяч лет соприкосновения с почвой и водой белый нефрит покрывается люминесцентной патиной, известной в Китае как «белая куриная кость». Такой вид придают и современным подделкам, для чего их замачивают либо в соляной (HCl), либо в серной кислоте (H₂SO₄), после чего остается явный избыток Хлора или Серы, легко выявляемый при помощи сканирования по методу PIXE. Скажем, в то время как в древних нефритовых артефактах концентрация Хлора составляет от 0,01 до 0,036 %, в современных подделках она в десять раз выше – от 0,1 до 0,36 %⁷.

Анализ PIXE чрезвычайно чувствителен к едва уловимым химическим изменениям, поэтому к его помощи прибегали во многих областях искусства и археологии. Одно из самых замечательных его применений – попытка расположить в хронологическом порядке недатированные заметки и рисунки Галилея, связанные с развитием его теории движения. Желая оценить точный состав чернил в датированных письмах и финансовых документах и сравнить его с составом на недатированных страницах заметок Галилея о физике движения, группа итальянцев сопоставила соотношения элементов (Цинк/Железо, Медь/Железо, Цинк/Медь, Железо/Свинец) и сумела сгруппировать документы по едва заметным изменениям в содержимом чернильницы Галилея, тем самым во многом углубив наши знания об одном из важнейших творцов современной науки⁸.

Неразрушающие методы невероятно обогащают сферу истории искусства, поскольку дают нам возможность напрямую обратиться к атомам и молекулам, из которых оно состоит, благодаря чему мы можем установить происхождение произведений, обнаружить подделки, а также представить, при помощи каких техник создавался тот или иной шедевр, и установить время его возникновения. Подобный подход к священным текстам и артефактам, а также к архитектурным и художественным творениям как исторических, так и доисторических времен позволит расширить границы нашего «атомного воссоздания» человеческих стремлений – и проникнуть в эпохи, предшествующие возникновению современной цивилизации.

Глава 8

Углеродные часы: установление дат

«Радиоуглеродное датирование предполагает, что ранний Коран древнее Мухаммеда»¹. Этот заголовок мелькал по всему миру летом 2015 года, рождая ужас в мусульманском мире, интерес среди историков и раздражение во мне. Эта история – не пример мошеннических уловок, подобных тем, какие мы раскрывали в предыдущей главе, а просто следствие вопиюще плохого написания заголовков в сочетании с одной из моих любимых мозолей – неумением считать. Однако этот инцидент позволит нам показать в действии очень важную технику датирования, о которой мы будем часто говорить в последующих главах и которая, таким образом, представляет собой следующий шаг в нашем стремлении превратить атомы в безупречных историков.

Датирование пергамента

В начале 2015 года в библиотеке Бирмингемского университета были найдены несколько листов Корана, в том числе части 18, 19 и 20-й сур (глав). Они находились внутри другой древней копии Корана, приобретенной в 1920-х годах. Лаборатория Оксфордского университета, располагавшая радиоуглеродным ускорителем, использовала крошечный фрагмент пергамента из этих фолиантов и обнаружила, что они созданы в период, охватывающий время с 568 по 645 год нашей эры. Поскольку пророк Мухаммед жил с 570 по 632 год, автор заголовка, ориентированный на кликбейт, счел оправданным написать: «Радиоуглеродное датирование предполагает, что ранний Коран древнее Мухаммеда», таким образом «предполагая», что эта версия исламского священного текста могла появиться прежде пророка, получившего ее в откровении. Это антинаучное «предположение» – и ниже я объясню почему. Но сначала давайте посмотрим, как можно однозначно датировать документ возрастом в четырнадцать веков с точностью до нескольких десятилетий.

Как описано в главе 6, ¹⁴C представляет собой радиоактивный изотоп Углерода, претерпевающий бета-распад до ¹⁴N. Период его полураспада составляет 5730 лет (неопределенность периода полураспада – менее 1 %). Поскольку в основе всех живых существ на Земле лежат молекулы, содержащие Углерод, они в ходе своей жизни постоянно поглощают этот атом из окружающей среды (растения впитывают CO₂ из воздуха, животные поедают растения или других травоядных). В главе 10 мы подробнее поговорим о том факте, что ¹⁴С тяжелее гораздо более распространенного ¹²С, поэтому растения неохотно усваивают его при построении своих молекул, но тем не менее в них неизбежно содержится некоторая доля более тяжелого изотопа.

Как только растение или животное умирает, оно перестает поглощать Углерод из окружающей среды. Два стабильных изотопа, ¹²C и ¹³C, остаются неизменными, но ¹⁴C всегда распадается, и если не ввести его из внешнего источника, его количество медленно, но верно уменьшается по сравнению с его стабильными собратьями. Через 5730 лет (один период полураспада) соотношение ¹⁴C/¹²C составит половину того, каким оно было при жизни существа. Как указано в главе 6, количество атомов N, оставшихся после определенного периода времени T с момента смерти N(T), устанавливается количеством окружающих атомов на момент смерти N(T = 0), умноженным на дробь (½), возведенную в степень T/t_½:

N(T) = N(T = 0) × (½)^T/t½,

где t_½ – период полураспада изотопа. По истечении одного периода полураспада T = t_½, поэтому T/t_½ = 1, (½)¹ = (½), и, таким образом, N(t_1/2) = N(T = 0) × (½) – остается половина атомов. Если можно измерить количество атомов¹⁴C в образце и знать, сколько их было вначале, то мы сможем инвертировать уравнение и найти Т – возраст объекта. В древнем Коране присутствовало 84,3 % от изначального количества атомов ¹⁴C, благодаря чему удалось вычислить то время, когда он был создан – с этого момента до 2015 года прошло 1408 лет; иными словами, он появился примерно в 607 году нашей эры.

У вас, наверное, уже появились вопросы. Во-первых, как можно узнать, сколько атомов ¹⁴С было в живой овце, шкура которой пошла на пергамент? Во-вторых, если период полураспада ¹⁴C составляет всего 5730 лет, как вообще может оставаться этот изотоп, когда Земле 4,5 миллиарда лет? И, наконец, как измерить соотношение ¹⁴C/¹²C на крошечном клочке пергамента? Учитывая, сколь важно датирование при помощи ¹⁴C во многом, о чем мы будем говорить дальше (не говоря уже о радиоизотопном датировании как таковом), стоит потратить немного времени и ответить на каждый из этих вопросов.

Откуда берется ¹⁴С?

Итак, почему ¹⁴С все еще существует в окружающей среде? В главе 6 мы упоминали о том, что этот изотоп встречается редко; это примерно одна триллионная часть количества ¹²С в мире. Но если бы мы располагали лишь первоначальным количеством ¹⁴C, возникшим во время формирования планеты, к настоящему времени его бы точно не осталось – если бы мы захотели возвести дробь (½) в степень, показатель которой равен отношению возраста Земли к периоду полураспада изотопа, пришлось бы умножить ½ × ½ 797 033 раза, и это число оказалось бы настолько близко к нулю, что для наших целей их вполне можно уравнять.

На самом деле наш запас ¹⁴C постоянно пополняется, поскольку нашу атмосферу бомбардируют частицы чрезвычайно высокой энергии, проникающие из космоса, – так называемые космические лучи, открытые в 1911 году австрийским физиком Виктором Гессом, совершившим ряд рискованных измерений на большой высоте, куда он поднимался на аэростате. Космические лучи состоят из электронов, протонов и тяжелых атомных ядер, ускоренных в межзвездном пространстве до скоростей, близких к скорости света (см. гл. 16), так что, несмотря на свою ничтожную массу, они несут огромную энергию. У самых энергичных космических лучей, обнаруженных на Земле, в одном протоне умещается сила подачи профессионального теннисиста.

Когда частица космического излучения, на протяжении многих тысячелетий странствовавшая по Галактике, врезается в атомное ядро в верхних слоях атмосферы Земли (примерно в 30 км над поверхностью), она разбивает ядро на составляющие его частицы, высвобождая множество нейтронов. Эти быстрые нейтроны, в свою очередь, сталкиваются с другими атомными ядрами, превращая их в новые изотопы и другие элементы. В частности, быстрый нейтрон (n), столкнувшись с атомом Азота (¹⁴N, преобладающим компонентом атмосферы), может выбить протон и занять его место в ядре:

n + ¹⁴N → ¹⁴C + p.

В ядре по-прежнему четырнадцать частиц, но на один протон меньше, поэтому атом перемещается с седьмого на шестое место в Периодической таблице и превращается в ¹⁴C. Скорость образования ¹⁴C в ходе этого процесса примерно постоянна, и если учесть естественную скорость распада изотопа, мы получим то соотношение, которое и наблюдаем в воздухе сегодня, когда на каждый триллион ядер¹²C приходится одно ядро ¹⁴C.

Я говорю, что скорость «примерно постоянна», но этого недостаточно для точного датирования. И хотя в наши дни я могу измерить ее непосредственно, откуда мне знать, какой она была 1400 лет назад, прежде чем мы хотя бы вообразили космические лучи, не говоря уже о радиоактивных изотопах? На самом деле скорость образования частиц меняется и предсказуемо, и непредсказуемо по трем различным причинам, и датирование при помощи изотопа¹⁴C практично только потому, что у нас есть независимый способ определения этой скорости.

Изменчивая скорость образования частиц

Первое, что следует учесть, – это скорость, с которой космические лучи из дальнего космоса достигают Земли. Ее значение будет колебаться в зависимости от очень долгих временных масштабов, поскольку Солнечная система обращается вокруг центра Галактики (примерно раз в 240 миллионов лет) и проходит через разные области космоса. Если нам случится миновать место недавнего звездного взрыва – основного места образования космических лучей, – то дождь из частиц высокой энергии усилится, и вместе с этим возрастет скорость образования ¹⁴C. Однако в интересующих нас временных рамках (от тысяч до десятков тысяч лет) можно с уверенностью предположить, что скорость, с которой межзвездные космические лучи прибывают в окрестности Земли, достаточно постоянна.

Второй фактор, определяющий уровень воздействия этих лучей на атмосферу, – это интенсивность магнитного поля Земли и активность Солнца. Космические лучи по определению представляют собой заряженные частицы (с положительным или отрицательным зарядом), а такие частицы энергично взаимодействуют с магнитным полем. Более того, напряженность магнитного поля Земли (которое заставляет стрелку вашего компаса поворачиваться, указывая на север) достаточно велика, чтобы полностью отклонить некоторые космические лучи и направить многие другие вдоль своих силовых линий на Северный и Южный полюса, рождая полярное сияние.

Оказывается, напряженность (и даже направление) магнитного поля Земли непостоянна. Поле, созданное турбулентными потоками в расплавленной части земных недр, то усиливается, то ослабевает и меняет свое положение: в настоящий момент Северный магнитный полюс находится в 395 км к югу от географического Северного полюса, сместившись на 570 км к северу и на 810 км на запад за последние двадцать лет².

Однако для проникновения космических лучей важнее напряженность поля. За последние два столетия она уменьшалась примерно на 6 % за столетие³; чем слабее поле, тем больше космических лучей достигает поверхности Земли и тем сильнее возрастает образование ¹⁴C. Если эта тенденция сохранится, поле исчезнет в течение следующих нескольких тысяч лет. Если взглянуть на происходящее в более долгих временных масштабах, то мы увидим, что наблюдаемые в последнее время колебания не являются чем-то необычным, а нынешняя напряженность аналогична средней за последние 7000 лет. Было показано, что за еще более долгое время (от сотен тысяч до десятков миллионов лет) поле исчезает и снова возвращается, меняя полярность, при этом Южный магнитный полюс находится рядом с географическим Северным полюсом и наоборот. Это не имеет значения для интересующей нас скорости образования частиц ¹⁴C, поскольку из-за сравнительно короткого периода полураспада данный изотоп бесполезен для датирования, когда возраст объекта намного превышает 50 000 лет.

Уровень активности Солнца играет роль и в регулировании количества космических лучей, прибывающих на Землю. В период особо сильной активности солнечный ветер выходит за пределы земной орбиты, сводя к минимуму количество космических лучей, достигающих атмосферы, и отклоняя их в космос. Когда Солнце сравнительно спокойно, его магнитное влияние уменьшается, и на нас ливнем проливаются космические лучи. Изучая другие радиоактивные изотопы, возникающие под влиянием космического излучения, такие как Бериллий (¹⁰Be, t_½ = 1,6 миллиона лет), мы можем составить график изменений солнечной активности, способной, помимо прочего, влиять на климат Земли (см. гл. 11).

Однако если говорить об активности нашей звезды, то существует противоположная тенденция, которую также необходимо учитывать. Когда Солнце активно, сильные вспышки на его поверхности выбрасывают на Землю протоны и электроны в форме солнечных космических лучей. Поскольку частота вспышек возрастает и ослабевает по мере одиннадцатилетнего цикла, интенсивность которого сильно меняется на протяжении столетий, она также оказывает влияние на образование ¹⁴С. Однако этот эффект относительно невелик: максимальный вклад Солнца в формирование межзвездных космических лучей обычно составляет от менее 1 до 5 %.

И, наконец, свой след в концентрации ¹⁴C, который придется учитывать будущим историкам и археологам, за последние два столетия оставила человеческая деятельность. Мы получаем уголь, нефть и природный газ из растительного материала, который оказался в земных недрах примерно 100 миллионов лет назад или еще раньше. Сжигание этого ископаемого топлива в наши дни приводит к выбросу Углерода в атмосферу (в форме CO₂) и изменению соотношения содержания его изотопов. Мы подробнее изучим этот эффект в главе 11, но сейчас отметим, что этот очень старый ископаемый Углерод не содержит ¹⁴C – весь радиоактивный изотоп давным-давно распался. Поэтому в 2200 году историки вполне могли бы заключить, что артефакты современной цивилизации старше, чем на самом деле, поскольку соотношение ¹⁴C/¹²C в современной атмосфере понизилось под влиянием антропогенного фактора.

Однако есть еще один сопутствующий эффект, который будущим ученым также придется принять во внимание. С 1950 по 1963 год над землей прошло огромное количество ядерных испытаний. Великое множество нейтронов, образующихся при каждом взрыве, вступило во взаимодействие с Азотом – подобно тому, как это делают нейтроны, рожденные под воздействием космических лучей, – и произвело несколько тонн ¹⁴C. Концентрация ¹⁴C в атмосфере увеличилась почти вдвое, достигнув пика примерно в 1965 году. По мере того как Углерод медленно смешивался с землей и морской водой, интенсивность ослабевала, так что к 2021 году оставшийся избыток в атмосфере приблизился к нулю и продолжил снижаться из-за сжигания ископаемого топлива (см. гл. 11)⁴.

Если бы знания о скорости образования ¹⁴C нам предоставляли только эти факторы (изменение магнитного щита, солнечная активность и антропогенное влияние), нам пришлось бы смириться со значительной неопределенностью в возрасте объектов при датировке: с точностью установить исходное соотношение ¹⁴C было бы довольно трудно. К счастью, мы можем воспользоваться другими природными явлениями, которые позволяют нам оценить интенсивность образования ¹⁴C за последние 55 000 лет, что значительно повышает достоверность нашего датирования.

Углеродная «калибровка»

Как и все другие живые существа, деревья поглощают Углерод, содержащийся в воздухе, и создают из него свою древесину, в которой около 50 % массы приходится на Углерод. В умеренных зонах деревья имеют заметные годичные кольца, каждый год добавляя слой древесины к обхвату. Поэтому они представляют собой идеальный календарь: самый внешний слой относится к текущему вегетационному периоду, следующий – к прошлому году, третий – к двухлетней давности и так далее. Изучение этих годичных колец называется дендрохронологией. Поскольку деревья – это то, что они едят (подробнее об этом см. гл. 10), соотношение изотопов Углерода в древесине того или иного кольца дает точную меру их соотношения в воздухе в соответствующем году.

Хотя многие деревья живут менее ста лет, есть и такие, у которых этот срок гораздо дольше. Гигантская секвойя с Западного побережья США может жить более 2000 лет, а среди остистых сосен высоких Скалистых гор встречаются живые экземпляры возрастом более 5000 лет. С помощью небольшого полого сверла, приростного бурава, можно взять образец с каждого из пяти тысяч годовых колец этих деревьев и непосредственно измерить в каждом из них соотношение ¹⁴C/¹²C. Мертвые деревья, сохранившиеся в древних постройках или погребенные в илистом дне рек или болот, оказываются очень полезными для специалистов в дендрохронологии: сопоставление их кольцевых узоров в точках совпадения с живыми деревьями позволило создать непрерывную летопись, уходящую в прошлое на 13 910 лет⁵ от настоящего времени⁶. Каждый год в ней представлен образцом древесины, который показывает соотношение изотопов Углерода. Аналогичная «калибровка» с использованием коралловых рифов и слоистых океанских и озерных отложений дает возможность продлить эту летопись, которую мы заполняем благодаря Углероду, еще дальше в прошлое, и датировать объекты возрастом до 55 000 лет. В дальнейшем в образце, как правило, становится слишком мало атомов ¹⁴C, чтобы можно было надежно подсчитать соотношение.

За последние два тысячелетия поправки к возрасту, установленному путем радиоуглеродного датирования с использованием изотопа ¹⁴С, менялись от положительных к отрицательным: поправка на древность в наши дни (это означает, что частицы ¹⁴С формировались недостаточно быстро, поэтому его меньше в годичном кольце, а значит, его было меньше и в воздухе, и мы делаем вывод о более древнем возрасте); поправка на юность на отметке в 116 лет до настоящего времени (подразумевается, что частиц возникало слишком много и что их больше, чем нам следовало бы ожидать, поэтому мы предполагаем, что распад происходил реже и, следовательно, что изотопы моложе); поправка на древность на отметке в 142 года до настоящего времени; поправка на юность на отметке в 180 лет до настоящего времени и так далее, вплоть до отметки в 2421 год до настоящего времени (471 г. до н. э.), после чего для возраста ¹⁴C делается поправка на юность до самого конца летописи, завершающейся на отметке в 55 000 лет до настоящего времени. Расхождение составляет 200 лет на отметке в 2657 лет до настоящего времени, 400 лет на отметке в 4136 лет до настоящего времени и 600 лет на отметке в 5015 лет до настоящего времени, хотя неопределенность поправки составляет всего ±15 лет – иными словами, мы можем определить возраст объекта, которому около 5000 лет, с точностью до 0,3 %. В конце кольцевой летописи, на отметке в 13 910 лет до настоящего времени, поправка на юность при радиоуглеродном датировании с использованием изотопа ¹⁴C составит 1848 ± 28 лет. Избыток ¹⁴C (предполагающий более юный возраст) продолжает расти примерно до периода, отстоящего от нашего времени на 25 000 лет; в это время поправка составит около 4300 лет. Пиковое превышение происходит около 39 000 лет назад (5000 лет поправки), а затем падает до половины этого несоответствия на отметке в 50 000 лет до настоящего времени. Неопределенность в этом возрасте составляет примерно ±350 лет, что все же значительно лучше точности в 1 %.

Эти точные данные с высоким разрешением позволили обнаружить почти неуловимые эффекты в атмосферной концентрации ¹⁴C. Например, существует небольшая, но твердо установленная разница между Северным и Южным полушариями. Небольшие изменения наблюдались и в местах, где подъем глубинных вод океана выносит воду (и растворенный CO₂) на поверхность. В этой воде, которая на протяжении долгих тысячелетий не имела возможности газообмена с атмосферой, наблюдается низкое соотношение ¹⁴С из-за доли, претерпевшей распад, и при попадании в воздух она снижает содержание изотопа ¹⁴С в окружающей среде.

Существуют даже аномалии ¹⁴C, выявленные в течение одного года, такие как событие Мияке 774–775 годов, во время которого произошел внезапный всплеск концентрации ¹⁴C на 1,2 % (более чем в двадцать раз превышающий типичные колебания от года к году)⁷. Начало этого события не установлено, но можно с уверенностью сказать, что оно заняло меньше года; после этого внезапного повышения концентрация ¹⁴C постепенно вернулась к нормальному уровню примерно за двадцать пять лет. В качестве еще одного доказательства того, что некое событие, произошедшее в 774 году нашей эры, привело к попаданию в атмосферу многих частиц высокой энергии, можно вспомнить, что в керне антарктического льда наблюдается совпадающий выброс радиоактивного изотопа Бериллия‐10, также возникающего в ходе взаимодействия космических лучей с атмосферой. Любопытно, что в «Англосаксонской хронике» за этот год говорится:

В том году нортумбрийцы изгнали своего короля Элреда из Йорка на Пасхальной неделе и выбрали вождем Этельреда, сына Мулла, который правил четыре зимы. Также в тот год в небесах являлось алое распятие после заката⁸.

Наиболее вероятное объяснение этого всплеска в образовании ¹⁴С – грандиозная солнечная вспышка, возможно, в сто раз более мощная, чем самая крупная из тех, какие наблюдались в наше время (событие Кэррингтона 1859 года – см. гл. 11, где мы поговорим о разрушительных последствиях, которые такое событие могло бы иметь в наши дни). «Алое распятие» можно объяснить драматичным появлением северного сияния (в сочетании с разумной дозой средневекового воображения).

Установление точного возраста по древесным кольцам помогает решить трудную проблему – определить соотношение ¹⁴C/¹²C на момент гибели растения или животного и внести в датировку при помощи изотопа ¹⁴C поправку, после которой точность датирования составляет примерно десять-двадцать лет. Поэтому полученные значения возраста имеют погрешность в несколько десятых процента или меньше за всю историю человеческой цивилизации.

Измерение крошечных образцов

Теперь подошло время вернуться к датировке нашего древнего Корана. Последний вопрос заключается в том, как подсчитать количество присутствующих в образце атомов ¹⁴C. В 1946 году, когда Уиллард Либби изобрел радиоуглеродное датирование, это можно было сделать только одним способом – подсчитав число высокоскоростных электронов, испускаемых при бета-распаде каждого атомного ядра (электроны имеют широкий диапазон энергий, значения которых сосредоточены вокруг отметки примерно в 50 000 эВ). Учитывая, что период полураспада ¹⁴C равен 5730 годам (или около 3 миллиардов минут), потребовалось бы 6 миллиардов ядер ¹⁴C для хотя бы одного распада в минуту (поскольку половина из них распадается за один период полураспада). Начнем с того, что среднее соотношение ¹⁴C/¹²C составляет 1 к триллиону, а значит, нужно будет провести измерения 10 000 распадов, чтобы снизить статистическую погрешность до уровня 1 %⁹. Таким образом, для этого метода потребуется образец пергамента массой не менее 15 граммов – столько весят несколько рукописных страниц¹⁰. Ни один директор музея не захочет знать возраст драгоценного предмета в своей коллекции настолько сильно, чтобы позволить увезти его в физическую лабораторию ради неизвестно каких нечестивых целей.

Для современного радиоуглеродного датирования при помощи изотопа ¹⁴C требуются значительно меньшие образцы, а атомы подсчитываются напрямую, без необходимости дожидаться их распада, благодаря использованию ускорительного масс-спектрометра (вспомните, как в главе 5 мы упоминали это устройство, которое изобрел Фрэнсис Астон). Углерод извлекают, превращая его в графит (с помощью сжигания или химических методов), затем ионизируя атомы и ускоряя их до высоких энергий. Несомненно, это требует разрушения образцов, но они в тысячи раз меньше, и их масса измеряется не в граммах, а в миллиграммах.

Пучок атомов высокой энергии проходит через магнитное поле, которое распределяет атомы по массе, при этом более массивные изотопы отклоняются не так сильно (см. рис. 8.1). Всего 0,01 грамма материала достаточно, чтобы получить миллионы атомов ¹⁴C в образце возрастом 35 000 лет¹¹. Как мы увидим в последующих главах, ускорительный масс-спектрометр – это бесценный инструмент для подсчета как стабильных, так и радиоактивных изотопов, используемых для воссоздания истории.

Рис. 8.1. Принцип действия ускорительного масс-спектрометра. Образец испаряется, а его атомы ионизируются, поэтому все они представляют собой положительно заряженные ионы. Ими выстреливают вправо, где они попадают в магнитное поле (оно направлено перпендикулярно странице и представлено маленькими кружками). Заряженные частицы отклоняются магнитным полем, и величина отклонения зависит от массы иона. Таким образом, детекторы для сбора можно размещать на разном расстоянии от источника ионизации и распределять ионы разной массы по детекторам в зависимости от последней

Возраст Корана

Теперь, когда мы объяснили, как образуются атомы ¹⁴C, а также подробно поговорили о точном определении скорости их образования и описали способы их подсчета, можно вернуться к нашему обманчивому заголовку, с которого началась эта глава. Напомним, что период, установленный при помощи радиоуглеродного датирования, пришелся на время с 568 по 645 год нашей эры. Во-первых, нам следует установить, что означает этот диапазон: это утверждение, согласно которому истинный возраст с вероятностью 95 % окажется в этих пределах и с вероятностью 5 % – либо древнее, либо моложе. Если бы мы хотели добиться достоверности более 99 % (минимум, который принимается в физике), пришлось бы расширить диапазон до 549–663 годов нашей эры¹² (вспомним, что Мухаммед умер в 632 году). Более того, дата отмечает не годы написания рукописи, а время, когда умерла овца, коза или теленок, из чьей шкуры был изготовлен пергамент.

У нас нет метода, позволяющего датировать чернила. Впрочем, мы обстреляли манускрипт рентгеновскими лучами, возбудив электроны в молекулах чернил, сумели пронаблюдать, как они возвращаются на свои места (испуская фотоны с уникальными длинами волн, специфическими для каждого элемента, который содержался в чернилах), и так установили, что красные чернила – это свинцовый сурик (такие применялись по крайней мере с 300 г. до н. э.), а коричневые – это железо-галловые чернила, в которых сульфат Железа смешан с экстрактом дубовых галлов (наростов на древесных листьях, возникших в ходе деятельности личинок ос; такие чернила используются с начала V века). Ничего необычного в этом нет. Направляя на страницы свет с разной длиной волны (как видимый свет, так и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, недоступное человеческому зрению), ученые показали, что на этом пергаменте, в отличие от многих старых манускриптов, нет никаких следов присутствия каких-либо предыдущих записей – все выглядит так, словно шкуру изначально готовили исключительно для этой цели.

Хотя первоначальная версия Корана передавалась устно, известно, что халиф Абу Бакр имел письменную копию, сделанную между 632 и 634 годами нашей эры, сразу после смерти Мухаммеда¹³. Говорят, что последующий халиф Усман поручил записать окончательную версию Корана, изданную во время его правления, между 644 и 656 годами. И 634 год, и 644 год находятся в пределах приемлемого возраста, полученного посредством радиоуглеродного датирования, и пергамент вполне могли изготовить за несколько лет до того, как его использовали, поэтому нет абсолютно никакого противоречия с датой рукописи и приписыванием ее слов Мухаммеду. Анализ действительно позволяет предположить, что эти страницы взяты из одного из самых ранних письменных Коранов, и это делает их очень ценными – но он не дает оснований сомневаться в авторстве священной книги.

За последние семьдесят пять лет при помощи радиоуглеродного датирования было проанализировано множество самых разных веществ, что позволило ответить на тысячи вопросов, охватывающих самые разные области – историю искусства и археологию (см. гл. 9), питание и сельское хозяйство (см. гл. 10); историю нашего климата (см. гл. 11); состояние океанов и многие другие сферы. Все, что когда-то было живым (и даже в одном случае неживым – см. гл. 9), – честная добыча: кость, уголь, пергамент, кожа, лен и другие натуральные ткани, морские ракушки, пчелиный воск, остатки вина, пыльца…¹⁴ Но раз уж мы заговорили о религии, я завершу эту главу рассказом об одном из наиболее известных и противоречивых артефактов, к которым применялось радиоуглеродное датирование – о Туринской плащанице.

Туринская плащаница: исторический обман

Этот вытканный «в елочку» льняной плат площадью в 4 квадратных метра, на протяжении пятисот с лишним лет прославляемый как погребальный саван Христа, хранится в Туринском соборе с 1578 года. Там он оказался почти через полвека после того, как едва не сгорел в пожаре, случившемся в часовне Шамбери в Савойе – древнем герцогстве, расположенном на границе Франции, Италии и Швейцарии. На ткани заметно слабо проявленное негативное изображение человека с бородой и длинными прямыми волосами, что любопытным образом соответствует средневековым изображениям Иисуса. На руках и ногах – выцветшие красные «пятна крови»¹⁵.

За последние 125 лет (начиная с первых фотографий Туринской плащаницы, сделанных в 1898 году, на которых изображение более четко просматривалось на негативах) прошло бесчисленное множество научных и не очень научных исследований. Однако наиболее определенный результат, с моей точки зрения, был получен в 1988 году. Небольшие образцы ткани были отправлены в три ведущие лаборатории радиоуглеродного датирования – в Швейцарскую высшую техническую школу в Цюрихе, Оксфордский университет и Университет Аризоны. Все независимо датированные образцы показали, что лен для ткани был собран в период между 1260 и 1390 годами нашей эры.