Надежность радиоуглеродного датирования

Радиоуглеродное датирование — один из самых известных методов археологического датирования, доступный ученым, и многие люди, по крайней мере, слышали о нем. Но существует много неправильных представлений о том, как работает радиоуглерод и насколько надежен этот метод.

Радиоуглеродное датирование было изобретено в 1950-х годах американским химиком Уиллардом Ф. Либби. и несколько его студентов из Чикагского университета: в 1960 году он получил Нобелевскую премию по химии за свое изобретение. Это был первый абсолютный научный метод, когда-либо изобретенный: то есть метод был первым, который позволил исследователю определить, как давно умер органический объект, вне зависимости от того, находится ли он в контексте или нет. Не имея даты на объекте, он по-прежнему остается лучшим и наиболее точным из изобретенных методов датирования.

Как работает радиоуглерод?

Все живые существа обмениваются углеродом 14 (C14) с атмосферой вокруг себя: животные и растения обмениваются углеродом 14 с атмосферой, рыбы и кораллы обмениваются углеродом с растворенным в воде C14. На протяжении всей жизни животного или растения количество C14 идеально сбалансировано с количеством C14 в окружающей его среде. Когда организм умирает, это равновесие нарушается. C14 в мертвом организме медленно распадается с известной скоростью: его «период полураспада».

Период полураспада изотопа, такого как C14, — это время, в течение которого он требует, чтобы половина его разлагалась: в C14 каждые 5730 лет половина его уходит. Итак, если вы измерите количество C14 в мертвом организме, вы сможете выяснить, как давно он перестал обмениваться углеродом с атмосферой. Учитывая относительно нетронутые обстоятельства, радиоуглеродная лаборатория может точно измерить количество радиоуглерода в мертвом организме еще 50 000 лет назад; после этого остается недостаточно C14 для измерения.

Tree Rings and Radiocarbon

Однако есть проблема. Углерод в атмосфере колеблется в зависимости от силы магнитного поля Земли и солнечной активности. Вы должны знать, каким был уровень углерода в атмосфере (радиоуглеродный «резервуар») на момент смерти организма, чтобы иметь возможность рассчитать, сколько времени прошло с момента его смерти. Что вам нужно, так это линейка, надежная карта резервуара: другими словами, органический набор объектов, на которых вы можете надежно закрепить дату, измерить его содержание C14 и, таким образом, установить базовый уровень резервуара в данном году.

К счастью, у нас есть органический объект, который ежегодно отслеживает углерод в атмосфере: кольца деревьев. Деревья поддерживают баланс углерода-14 в своих кольцах роста, а деревья производят кольцо каждый год, когда они живы. Хотя у нас нет 50 000-летних деревьев, у нас есть перекрывающиеся наборы годичных колец, возраст которых составляет 12 594 года. Другими словами, у нас есть довольно надежный способ калибровки необработанных радиоуглеродных дат за последние 12 594 года прошлого нашей планеты..

Но до этого доступны только фрагментарные данные, что очень затрудняет окончательную датировку чего-либо старше 13000 лет. Достоверные оценки возможны, но с большими коэффициентами +/-.

Поиск калибровок

Как вы могли догадаться, ученые с момента открытия Либби пытались обнаружить другие органические объекты, которые можно надежно датировать. Другие исследованные наборы органических данных включали варвы (слои в осадочных породах, которые откладывались ежегодно и содержат органические материалы, глубоководные океанические кораллы, образования (пещерные отложения) и вулканическую тефру); но есть проблемы с каждым из этих методов. Пещерные отложения и Варфы потенциально могут включать в себя старый углерод почвы, и пока существуют нерешенные проблемы с колебаниями количества C14 в океанских кораллах.

Начиная с 1990-х годов, Коалиция исследователей во главе с Полой Дж. Реймер из Центра климата, окружающей среды и хронологии CHRONO при Королевском университете Белфаста приступила к созданию обширного набора данных и инструмента калибровки, который они сначала назвали CALIB. С тех пор CALIB, теперь переименованный в IntCal , был уточнен несколько раз. IntCal объединяет и подкрепляет данные, полученные с годичных колец, ледяных кернов, тефры, кораллов и образований, чтобы создать значительно улучшенный набор калибровки для дат c14 между 12 000 и 50 000 лет назад. Последние кривые были ратифицированы на 21-й Международной радиоуглеродной конференции в июле 2012 года.

Озеро Суйгецу, Япония

В течение последних нескольких лет новым потенциальным источником для дальнейшего уточнения кривых радиоуглерода является озеро Суйгецу в Японии. Ежегодно образующиеся отложения озера Суйгецу содержат подробную информацию об изменениях в окружающей среде за последние 50 000 лет, которые, по мнению специалиста по радиоуглеродному анализу П. Дж. Реймера, будут такими же, а возможно и лучше, чем образцы кернов с ледникового щита Гренландии.

Исследователи Бронк-Рамзи и др. Отчет о 808 датах AMS основан на измерениях отложений в трех различных радиоуглеродных лабораториях. Даты и соответствующие изменения окружающей среды обещают установить прямую корреляцию между другими ключевыми данными о климате, что позволит таким исследователям, как Реймер, точно откалибровать радиоуглеродные даты от 12500 до практического предела датировки c14, равного 52 800.

Константы и пределы

Реймер и его коллеги отмечают, что IntCal13 — это всего лишь последняя версия калибровочных наборов, и следует ожидать дальнейших уточнений. Например, при калибровке IntCal09 они обнаружили доказательства того, что во время позднего дриаса (12,550-12,900 кал. Л.н.) имело место остановка или, по крайней мере, резкое сокращение формации глубоководных вод Северной Атлантики, что, несомненно, было отражением изменения климата; им пришлось выбросить данные за этот период из Северной Атлантики и использовать другой набор данных. Это должно дать интересные результаты в будущем..

Источники

  • Бронк Рэмси С., Staff RA, Bryant CL, Brock F , Китагава Х., Ван дер Плихт Дж., Шлолаут Дж., Маршалл М. Х., Брауэр А., Лэмб Х. Ф. и др. 2012. Полная наземная радиоуглеродная запись за 11,2–52,8 тыс. Лет назад. Science 338: 370-374.
  • Reimer PJ. 2012. Атмосферная наука. Уточнение радиоуглеродной шкалы времени. Наука 338 (6105): 337-338.
  • Реймер П.Дж., Бард Э., Бейлисс А., Бек Д.В., Блэквелл. П.Г., Бронк Рэмси С., Бак С.Е., Ченг Х., Эдвардс Р.Л., Фридрих М. и др. . 2013. Калибровочные кривые радиоуглеродного возраста IntCal13 и Marine13, 0–50 000 лет, кал. Radiocarbon 55 (4): 1869–1887.
  • Реймер П., Бейли М., Бард Э, Бейлисс А., Бек Дж., Блэквелл П.Г., Бронк Рэмси С., Бак С., Берр Дж., Эдвардс Р. и др. 2009. Калибровочные кривые радиоуглеродного возраста IntCal09 и Marine09, 0-50 000 лет назад. Радиоуглерод 51 (4): 1111-1150.
  • Стювер М. и Реймер П.Дж.. 1993. Расширенная база данных C14 и переработанная программа калибровки возраста Calib 3.0 c14. Радиоуглерод 35 (1): 215–230.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий