Presnejšia metóda datovania ako rádiokarbónové datovanie. Rádiokarbónové datovanie a tradičná história

Rádiokarbónové datovanie zmenilo naše chápanie posledných 50 000 rokov. Profesor Willard Libby to prvýkrát predviedol v roku 1949, za čo mu neskôr udelili Nobelovu cenu.

Metóda zoznamovania

Podstatou rádiokarbónového datovania je porovnanie troch rôznych izotopov uhlíka. Izotopy určitého prvku majú v jadre rovnaký počet protónov, ale rôzny počet neutrónov. To znamená, že hoci sú chemicky veľmi podobné, majú rozdielne hmotnosti.

Celková hmotnosť izotopu je označená číselným indexom. Zatiaľ čo ľahšie izotopy 12C a 13C sú stabilné, najťažší izotop 14C (rádiouhlík) je rádioaktívny. Jeho jadro je také veľké, že je nestabilné.

Postupom času sa 14C – základ rádiokarbónového datovania – rozkladá na dusík, 14N. Väčšina uhlíka-14 sa vytvára v hornej atmosfére, kde neutróny produkované kozmickým žiarením reagujú s atómami 14N.

Potom sa oxiduje na 14CO2, vstupuje do atmosféry a zmiešava sa s 12CO2 a 13CO2. Oxid uhličitý využívajú rastliny pri fotosyntéze a odtiaľ prechádza potravinovým reťazcom. Preto bude mať každá rastlina a zviera v tomto reťazci (vrátane ľudí). rovnaké množstvo 14C v porovnaní s 12C v atmosfére (pomer 14C:12C).

Obmedzenia metódy

Keď živé veci umierajú, tkanivo sa už nenahrádza a rádioaktívny rozpad 14C sa stáva zjavným. Po 55 tisíc rokoch sa 14C rozpadne natoľko, že jeho zvyšky sa už nedajú zmerať.

Čo je rádiokarbónové datovanie? Rádioaktívny rozpad možno použiť ako „hodiny“, pretože je nezávislý od fyzikálnych (napr. teplota) a chemických (napr. obsah vody) podmienok. Za 5730 rokov sa polovica 14C obsiahnutého vo vzorke rozpadne.

Preto, ak je známy pomer 14C:12C v čase smrti a pomer dnes, potom môžeme vypočítať, koľko času uplynulo. Bohužiaľ, ich identifikácia nie je taká jednoduchá.

Rádiokarbónové datovanie: neistota

Množstvo 14C v atmosfére, a teda aj v rastlinách a živočíchoch, nebolo vždy konštantné. Napríklad sa mení v závislosti od toho, koľko kozmických lúčov dopadá na Zem. Závisí to od slnečná aktivita A magnetické pole našej planéty.

Našťastie je možné merať tieto odchýlky vo vzorkách datovaných inými metódami. Je možné vypočítať letokruhy a zmeny obsahu rádioaktívneho uhlíka v nich. Z týchto údajov možno zostaviť „kalibračnú krivku“.

V súčasnosti sa pracuje na jeho rozšírení a skvalitnení. V roku 2008 bolo možné kalibrovať iba rádiokarbónové dátumy do 26 000 rokov. Dnes sa krivka predĺžila na 50 000 rokov.

Čo sa dá merať?

Nie všetky materiály sa dajú touto metódou datovať. Väčšina, ak nie všetky organické zlúčeniny umožňujú rádiokarbónové datovanie. Niektoré anorganické látky, ako je aragonitová zložka schránok, sa dajú datovať aj preto, že na vytvorenie minerálu bol použitý uhlík-14.

Medzi materiály, ktoré sa datujú od vzniku metódy, patria drevené uhlie, drevo, vetvičky, semená, kosti, mušle, koža, rašelina, bahno, pôda, vlasy, keramika, peľ, nástenné maľby, koraly, zvyšky krvi, látky, papier, pergamen, živice a vody.

Rádiokarbónové datovanie kovu nie je možné, pokiaľ neobsahuje uhlík-14. Výnimkou sú výrobky zo železa, pri výrobe ktorých sa používa uhlie.

Dvojitý počet

Kvôli tejto komplikácii sú rádiokarbónové dátumy prezentované dvoma spôsobmi. Nekalibrované merania sa uvádzajú v počte rokov pred rokom 1950 (BP). Kalibrované dátumy sú tiež prezentované ako BC. BC a po, a tiež pomocou jednotky calBP (kalibrovanej až do súčasnosti, do roku 1950). Toto je „najlepší odhad“ skutočného veku vzorky, ale je potrebné mať možnosť vrátiť sa k starým údajom a kalibrovať ich, keďže nový výskum neustále aktualizuje kalibračnú krivku.

Množstvo a kvalita

Druhým problémom je extrémne nízka prevalencia 14C. Len 0,0000000001 % uhlíka v modernej atmosfére tvorí 14C, čo sťažuje meranie a je mimoriadne citlivé na znečistenie.

V prvých rokoch si rádiokarbónové datovanie produktov rozpadu vyžadovalo obrovské vzorky (napríklad polovicu stehenná kosť osoba). Mnoho laboratórií teraz používa hmotnostný spektrometer s urýchľovačom (AMS), ktorý dokáže detekovať a merať prítomnosť rôznych izotopov, ako aj počítať počet jednotlivých atómov uhlíka-14.

Táto metóda vyžaduje menej ako 1 g kostného tkaniva, ale len málo krajín si môže dovoliť viac ako jeden alebo dva AMS, ktoré stoja viac ako 500 tisíc dolárov. Napríklad Austrália má len 2 takéto prístroje, ktoré sú schopné rádiokarbónového datovania a pre veľkú časť rozvojového sveta sú nedosiahnuteľné.

Čistota je kľúčom k presnosti

Okrem toho musia byť vzorky dôkladne očistené od uhlíkových nečistôt z lepidla a pôdy. Toto je obzvlášť dôležité pre veľmi staré materiály. Ak 1 % prvku vo vzorke starej 50 000 rokov pochádza z moderného kontaminantu, bude mať 40 000 rokov.

Z tohto dôvodu výskumníci neustále vyvíjajú nové metódy efektívne čistenie materiálov. Môžu mať významný vplyv na výsledok daný rádiouhlíkovým datovaním. Presnosť metódy sa výrazne zvýšila s vývojom novej metódy čistenia aktívne uhlie ABox-SC. To umožnilo napríklad oddialiť dátum príchodu prvých ľudí do Austrálie o viac ako 10 tisíc rokov.

Rádiokarbónové datovanie: kritika

Metóda dokazujúca, že od vzniku Zeme ubehlo oveľa viac ako 10 tisíc rokov spomínaných v Biblii, bola opakovane kritizovaná kreacionistami. Napríklad tvrdia, že po 50 000 rokoch by vo vzorkách nemal zostať žiadny uhlík-14, ale uhlie, ropa a zemný plyn, o ktorých sa predpokladá, že sú milióny rokov staré, obsahujú merateľné množstvá tohto izotopu, čo potvrdzuje uhlíkové datovanie. . Chyba merania je v tomto prípade väčšia ako žiarenie pozadia, ktoré sa v laboratóriu nedá eliminovať. To znamená, že vzorka, ktorá neobsahuje jediný atóm rádioaktívneho uhlíka, ukáže dátum 50-tisíc rokov. Tento fakt však nespochybňuje datovanie predmetov a rozhodne nenasvedčuje tomu, že ropa, uhlie a zemný plyn mladší ako tento vek.

Kreacionisti si všímajú aj niektoré zvláštnosti v rádiokarbónovom datovaní. Napríklad datovanie sladkovodných mäkkýšov určilo ich vek na viac ako 2000 rokov, čo podľa nich túto metódu diskredituje. V skutočnosti sa zistilo, že mäkkýše získavajú väčšinu uhlíka z vápenca a humusu, ktoré majú veľmi nízky obsah 14C, pretože tieto minerály sú veľmi staré a nemajú prístup k uhlíku zo vzduchu. Rádiokarbónové datovanie, o presnosti ktorého možno v tomto prípade pochybovať, je inak v súlade s realitou. Drevo napríklad tento problém nemá, pretože rastliny získavajú uhlík priamo zo vzduchu, ktorý obsahuje plnú dávku 14C.

Ďalším argumentom proti metóde je skutočnosť, že stromy sú schopné vytvoriť viac ako jeden prstenec za jeden rok. To je pravda, ale častejšie sa stáva, že rastové krúžky netvoria vôbec. Štetinová borovica, ktorá je základom pre väčšinu meraní, má o 5 % menej letokruhov, ako je jej skutočný vek.

Nastavenie dátumu

Rádiokarbónové datovanie nie je len metóda, ale aj vzrušujúce objavy o našej minulosti a súčasnosti. Metóda umožnila archeológom umiestniť nálezy časová postupnosť bez potreby písomných záznamov alebo mincí.

V 19. a na začiatku 20. storočia neuveriteľne trpezliví a starostliví archeológovia spájali keramiku a kamenné nástroje z rôznych geografických oblastí hľadaním podobností v tvare a vzore. Potom pomocou myšlienky, že štýly objektov sa časom vyvíjali a stali sa zložitejšími, ich mohli usporiadať.

Za predchodcov podobných stavieb na škótskom ostrove Maeshowe sa teda považovali veľké kupolovité hrobky (známe ako tholos) v Grécku. To podporilo myšlienku, že klasické civilizácie Grécka a Ríma boli v centre všetkých inovácií.

Rádiokarbónové datovanie však odhalilo, že škótske hrobky boli o tisíce rokov staršie ako tie grécke. Severskí barbari dokázali navrhnúť zložité štruktúry, podobne ako tie klasické.

Medzi ďalšie významné projekty patrilo priradenie Turínskeho plátna do obdobia stredoveku, datovanie zvitkov od Mŕtveho mora do Kristových čias a trochu kontroverzná periodizácia malieb v jaskyni Chauvet na 38 000 calBP (asi 32 000 BP), teda o tisíce rokov skôr, ako sa očakávalo. .

Rádiokarbónové datovanie sa používalo aj pri určovaní načasovania vyhynutia mamutov a prispelo k diskusii o tom, či sa moderní ľudia a neandertálci stretli alebo nie.

Izotop 14C sa používa nielen na určenie veku. Rádiokarbónové datovanie nám umožňuje študovať oceánsku cirkuláciu a sledovať pohyb drog v tele, ale toto je téma na iný článok.

Rádiokarbónová metóda na určenie absolútneho veku

Kvartérne ložiská

Esencia rádiouhlíková metóda je nasledovná: kozmické žiarenie bombarduje jadrá dusíka (N 14) neutrónmi. Pritom vyraďujú protóny z dusíka. V dôsledku toho vzniká z dusíka rádioaktívny uhlík C14 (vzniká ťažký izotop uhlíka s atómovou hmotnosťou 14). Ide to podľa tohto vzorca:

N14+ n® C14 + P

n - neutrón

P - protón

Rádioaktívny uhlík C14 (rádiouhlík) je schopný rozpadu. Rozpad vedie k prechodu rádioaktívneho uhlíka C14 na obyčajný dusík N14. K rozpadu C14 dochádza vyvrhnutím častice (elektrónu - e) z jadra. Ide to podľa tohto vzorca:

Polčas rozpadu („život“) rádioaktívneho uhlíka C14 je T=5568 ± 30 rokov. Pomer rádioaktívneho uhlíka (C14) k bežnému uhlíku (C12) v atmosférickom oxide uhličitom je konštantný.

Tento pomer C14/C12 sa pozoruje aj v živých organizmoch (živočíchoch a rastlinách). Deje sa to preto, lebo oni nepretržite absorbovať uhlík z atmosféry. V tomto prípade ho rastliny asimilujú priamo zo vzduchu (fotosyntéza) a živočíchy absorbujú uhlík jedením rastlín.

Po smrti rastliny alebo zvieraťa sa metabolický proces v odumretej organickej hmote zastaví. Výsledkom je, že rádioaktívny uhlík prestáva prenikať do živých organizmov (dostať sa môže len počas života organizmu počas metabolického obdobia). Od tohto momentu (po smrti zvieraťa alebo rastliny) začína rozpad rádioaktívneho uhlíka. V dôsledku toho sa jeho množstvo postupne znižuje ako v zakopaných rastlinách, tak aj v zahrabaných živočíchoch. Ak berieme obsah rádioaktívneho uhlíka (C14) v živom organizme ako 100%, tak sa časom zníži nasledovne (napríklad):

Dátum úmrtia C14

Po stanovení množstva C14 v akomkoľvek paleontologickom objekte týmto spôsobom je možné posúdiť počet rokov, ktoré uplynuli od smrti zvierat a rastlín.

Na základe rádioaktívneho uhlíka sa vek sedimentov určuje pomerne presne, nie viac ako 30 tisíc rokov, t.j. vek holocénnych a čiastočne vrchnopleistocénnych usadenín. Vek dávnejších (stredný a spodný pleistocén) ložísk je určený iónovými a inými rádioaktívnymi metódami. Je to spôsobené tým, že keď sú sedimenty staršie ako 30 tisíc rokov, v organickej hmote zostáva veľmi málo rádioaktívneho uhlíka a jeho obsah sa nedá presne určiť. Pomocou zložitejšej metódy je však možné určiť vek ložísk až na 40-45 tisíc rokov.

Hodnota rádiouhlíkovej metódy spočíva v tom, že s jej pomocou je možné určiť vek nielen dobre zachovaných organických zvyškov, ale aj ich fragmentov, ktoré nie sú paleontologicky stanoviteľné.

Na určenie veku sedimentov sa organická hmota odoberaná z týchto sedimentov podrobuje určitým chemickým úpravám. Potom sa počítajú rozpadové impulzy rádioaktívnej látky. To sa vykonáva pomocou Geigerovho počítača.

Uhlík uhličitanov nie je vhodný na datovanie rádiouhlíkovou metódou. Eliminuje sa rozpustením vzorky v kyseline chlorovodíkovej. Preto sú vzorky vápenatých škrupín zvyčajne nevhodné pre túto metódu. Kosti zvierat a drevo kontaminované uhličitanmi sa musia spracovať kyselina chlorovodíková na odstránenie uhličitanov.

Najvhodnejšie výskumné objekty pre túto metódu sú:

1. Drevené uhlie - (hmotnosť vzorky 30-90 g);

2. Suché drevo a iné rastlinné zvyšky - (60 g);

3. Suchá rašelina, koža, vlasy, kopytá, pazúry - (150-300 g);

4. Zvieracie rohy - (500-2200 g).

Pri odbere vzoriek sa riadia týmito ustanoveniami:

1) hmotnosť vzorky na poli sa odoberie najmenej dvakrát tak veľká, ako sa vyžaduje na analýzu (pozri vyššie).

2) Vzorky sa odoberajú z čerstvo vyčistených odkryvov. Potom sa balia do hliníkových alebo cínových fólií alebo plechových škatúľ.

Rádiokarbónové datovanie sa používa na štúdium veku kontinentálnych sedimentov. Iónová metóda používa sa na určenie rýchlosti akumulácie sedimentov v moderných oceánoch.

Rádiokarbónové datovanie je:

Rádiokarbónové datovanie Zmeny koncentrácií rádioaktívneho uhlíka 14C v atmosfére spôsobené jadrovými testami. Modrá ukazuje prirodzenú koncentráciu

Rádiokarbónová analýza - fyzikálna metóda datovanie biologických pozostatkov, predmetov a materiálov biologického pôvodu meraním obsahu rádioaktívneho izotopu 14C v materiáli vo vzťahu k stabilným izotopom uhlíka. Navrhol Willard Libby v roku 1946 (Nobelova cena za chémiu, 1960).

Fyzické základy

Uhlík, ktorý je jednou z hlavných zložiek biologických organizmov, je prítomný v zemskej atmosfére vo forme stabilných izotopov 12C a 13C a rádioaktívneho 14C. Izotop 14C sa neustále tvorí v atmosfére vplyvom žiarenia (hlavne kozmického, ale aj žiarenia z pozemských zdrojov). Pomer rádioaktívnych a stabilných izotopov uhlíka v atmosfére a v biosfére súčasne na tom istom mieste je rovnaký, pretože všetky živé organizmy sa neustále zúčastňujú na metabolizme uhlíka a prijímajú uhlík z prostredia a izotopy vďaka svojej chemickej nerozlíšiteľnosť, podieľajú sa na biochemických procesoch takmer rovnakým spôsobom. V živom organizme je špecifická aktivita 14C približne 0,3 rozpadu za sekundu na gram uhlíka, čo zodpovedá obsahu izotopov 14C asi 10–10 %.

So smrťou tela sa metabolizmus uhlíka zastaví. Potom sa zachovajú stabilné izotopy a rádioaktívny (14C) podlieha beta rozpadu s polčasom rozpadu 5568 ± 30 rokov (podľa nových aktualizovaných údajov - 5730 ± 40 rokov), v dôsledku čoho jeho obsah v pozostatkoch postupne klesá. . Poznaním počiatočného pomeru obsahu izotopov v tele a meraním ich aktuálneho pomeru v biologickom materiáli je možné určiť, koľko uhlíka-14 sa rozpadlo, a tak určiť čas, ktorý uplynul od smrti organizmu.

Aplikácia

Na určenie veku sa z fragmentu skúmanej vzorky izoluje uhlík (spálením fragmentu), u uvoľneného uhlíka sa meria rádioaktivita, na základe toho sa stanoví pomer izotopov, ktorý ukazuje vek vzorky. Vzorka uhlíka použitá na meranie aktivity sa zvyčajne zavádza do plynu, ktorý plní proporcionálne počítadlo, alebo do kvapalinového scintilátora. IN V poslednej dobe Pre veľmi nízke obsahy 14C a/alebo veľmi malé hmotnosti vzoriek (niekoľko mg) sa na priame stanovenie obsahu 14C používa hmotnostná spektrometria s urýchľovačom. Maximálny vek vzorky, ktorý je možné určiť rádiouhlíkovým datovaním, je asi 60 000 rokov, teda asi 10 polčasov 14C. Počas tejto doby sa obsah 14C zníži asi 1000-krát (asi 1 rozpad za hodinu na gram uhlíka).

Meranie veku predmetu rádiouhlíkovou metódou je možné len vtedy, keď pomer izotopov vo vzorke nebol počas svojej existencie narušený, to znamená, že vzorka nebola kontaminovaná uhlíkatými materiálmi neskoršieho alebo skoršieho pôvodu, rádioaktívnymi látok a nebola vystavená silným zdrojom žiarenia. Určenie veku takto kontaminovaných vzoriek môže viesť k obrovským chybám. Napríklad je opísaný prípad, keď skúšobné určenie trávy zozbieranej v deň analýzy udávalo vek rádovo miliónov rokov, pretože tráva bola zbieraná na trávniku v blízkosti diaľnice so stálou hustou premávkou a Ukázalo sa, že je silne kontaminovaný „fosílnym“ uhlíkom z výfukových plynov (spálené ropné produkty). Počas desaťročí od vývoja metódy sa nazhromaždili rozsiahle skúsenosti s identifikáciou kontaminantov a s čistením vzoriek od nich. V súčasnosti sa predpokladá, že chyba metódy sa pohybuje od sedemdesiatich do tristo rokov.

Jedným z najznámejších prípadov použitia rádiouhlíkovej metódy je štúdium fragmentov Turínskeho plátna (kresťanská svätyňa, ktorá údajne obsahuje stopy tela ukrižovaného Krista), uskutočnené v roku 1988 súčasne v niekoľkých laboratóriách pomocou rolety. metóda. Rádiokarbónová analýza umožnila datovať rubáš do obdobia 11. – 13. storočia.

Kalibrácia

Libbyho počiatočné predpoklady, na ktorých bola založená myšlienka metódy, boli, že pomer izotopov uhlíka v atmosfére sa nemení v čase a priestore a obsah izotopov v živých organizmoch presne zodpovedá aktuálnemu stavu atmosféry. Teraz je už pevne stanovené, že všetky tieto predpoklady možno akceptovať len približne. Obsah izotopu 14C závisí od radiačnej situácii, ktorá sa mení v čase v dôsledku kolísania úrovne kozmického žiarenia a slnečnej aktivity a vo vesmíre v dôsledku nerovnomerného rozloženia rádioaktívnych látok na povrchu Zeme a dejov spojených s rádioaktívnymi materiálmi (napríklad vznik izotopu 14C je stále prispievané rádioaktívnymi materiálmi, ktoré boli vytvorené a rozptýlené počas testovania jadrové zbrane v atmosfére v polovici 20. storočia). V posledných desaťročiach v dôsledku spaľovania fosílnych palív, v ktorých 14C prakticky chýba, sa atmosférický obsah tohto izotopu znižuje. Akceptovanie určitého pomeru izotopov ako konštantného teda môže spôsobiť významné chyby (rádovo tisícročia). Výskumy navyše ukázali, že niektoré procesy v živých organizmoch vedú k nadmernému hromadeniu rádioaktívneho izotopu uhlíka, čo narúša prirodzený pomer izotopov. Pochopenie procesov spojených s metabolizmom uhlíka v prírode a vplyvu týchto procesov na pomer izotopov v biologických objektoch nebolo dosiahnuté okamžite.

V dôsledku toho sa rádiokarbónové dátumy vyrobené pred 30-40 rokmi často ukázali ako veľmi nepresné. Najmä test metódy vykonaný v tom čase na živých stromoch starých niekoľko tisíc rokov ukázal významné odchýlky pre vzorky dreva staršie ako 1000 rokov.

V súčasnosti pre správna aplikácia Metóda bola starostlivo kalibrovaná, berúc do úvahy zmeny v pomere izotopov pre rôzne éry a geografické oblasti, ako aj s prihliadnutím na špecifiká akumulácie rádioaktívnych izotopov v živých bytostiach a rastlinách. Na kalibráciu metódy sa používa stanovenie pomerov izotopov pre objekty, ktorých absolútne datovanie je známe. Jedným zo zdrojov kalibračných údajov je dendrochronológia. Uskutočnilo sa aj porovnanie určovania veku vzoriek rádiouhlíkovou metódou s výsledkami iných metód izotopového datovania. Štandardná krivka použitá na prepočet nameraného veku rádioaktívneho uhlíka vzorky na absolútny vek je uvedená tu: .

Možno konštatovať, že vo svojom moderná forma v historickom intervale (od desiatok rokov až po 60-70 tisíc rokov v minulosti) možno rádiokarbónovú metódu považovať za celkom spoľahlivú a kvalitatívne kalibrovanú nezávislú metódu na datovanie objektov biologického pôvodu.

Kritika metódy

Napriek tomu, že rádiouhlíkové datovanie je už dlho súčasťou vedeckej praxe a je pomerne široko používané, existuje aj kritika tejto metódy, ktorá spochybňuje jednotlivé prípady jej aplikácie, ako aj teoretické základy metódy ako celku. Rádiokarbónová metóda je spravidla kritizovaná zástancami kreacionizmu, „novej chronológie“ a iných teórií, ktoré vedecká komunita neuznáva. Hlavné výhrady voči rádiokarbónovému datovaniu sú uvedené v článku Kritika prírodných vedeckých metód vo Fomenkovej „Novej chronológii“. Kritika rádiokarbónového datovania často vychádza zo stavu metodiky v 60. rokoch, keď metóda ešte nebola spoľahlivo kalibrovaná.

pozri tiež

• Optické datovanie
• Termoluminiscenčné datovanie

Odkazy

• V. Levčenko. Rádiokarbón a absolútna chronológia: poznámky k téme.
• V.A. Dergačev. Rádiokarbónový chronometer.

Rádioizotopové datovanie

Rádioizotop alebo rádiometrické datovanie- metóda na určenie veku rôznych predmetov, ktoré obsahujú akýkoľvek rádioaktívny izotop. Je založená na určení, aká časť tohto izotopu sa počas životnosti vzorky rozpadla. Z tejto hodnoty, pri znalosti polčasu rozpadu daného izotopu, možno vypočítať vek vzorky.

Rádioizotopové datovanie je široko používané v geológii, paleontológii, archeológii a iných vedách. Odtiaľ pramení takmer všetky absolútne datovania rôznych udalostí v histórii Zeme. Pred jeho objavením bolo možné len relatívne datovanie - odkaz na určité geologické obdobia, obdobia, epochy atď., ktorých trvanie nebolo známe.

Rôzne metódy rádioizotopového datovania používajú rôzne izotopy rôznych prvkov. Keďže sa značne líšia chemickými vlastnosťami (a teda ich obsahom v rôznych geologických a biologických materiáloch a správaním sa v geochemických cykloch), ako aj polčasmi rozpadu, rôzne metódy Rozsah pôsobnosti sa líši. Každá metóda je použiteľná len pre určité materiály a určité vekové rozpätie. Najznámejšie metódy rádioizotopového datovania sú rádiouhlíkové, draslíkovo-argónové (modifikácia - argón-argón), draslíkovo-vápenaté, uránovo-olovo a tórium-olovo. Na určenie geologického veku hornín sa široko používajú metódy hélia (na základe akumulácie hélia-4 z alfa-aktívnych prírodných izotopov), rubídium-stroncium, samárium-neodym, rénium-osmium, lutécium-hafnium. Okrem toho sa používajú nerovnovážne metódy datovania, založené na narušení izotopovej rovnováhy v prírodných rádioaktívnych sériách, najmä iónové, iónovo-protaktíniové, izotopové metódy uránu a metóda olova-210. Existujú aj metódy založené na akumulácii zmien v fyzikálne vlastnosti ožiarený minerál: metóda datovania stopy a termoluminiscenčná metóda.

Príbeh

Myšlienku rádioizotopového datovania navrhol Ernest Rutherford v roku 1904, 8 rokov po objavení rádioaktivity Henrim Becquerelom. Zároveň urobil prvý pokus určiť vek minerálu na základe obsahu uránu a hélia [Comm. 1]. Len o 2 roky neskôr, v roku 1907, publikoval rádiochemik Bertram Boltwood z Yale University prvé datovanie množstva vzoriek uránovej rudy na základe uránu a olova a získal hodnoty veku od 410 do 2200 miliónov rokov. Výsledok bol významný: ukázal, že vek Zeme bol mnohonásobne vyšší ako 20-40 miliónov rokov, ktoré pred desiatimi rokmi odhadol William Thomson na základe rýchlosti ochladzovania planéty. V tom čase sa však nevedelo o vzniku časti olova v dôsledku rozpadu tória a dokonca ani o existencii izotopov, a preto boli Boltwoodove odhady zvyčajne nadhodnotené o desiatky percent, niekedy takmer dvakrát.

V ďalších rokoch došlo k intenzívnemu rozvoju jadrovej fyziky a zdokonaľovaniu techniky, vďaka čomu sa do polovice 20. storočia dosiahla dobrá presnosť rádioizotopového datovania. Pomohol tomu najmä vynález hmotnostného spektrometra. V roku 1949 Willard Libby vyvinul rádiokarbónové datovanie a jeho užitočnosť demonštroval na vzorkách dreva známeho veku (v rozmedzí od 1400 do 4600 rokov), za čo získal v roku 1960 Nobelovu cenu za chémiu.

Fyzikálne základy

Množstvo akéhokoľvek rádioaktívneho izotopu sa časom znižuje podľa exponenciálneho zákona (zákon rádioaktívneho rozpadu):

N (t) N 0 = e − λ t (\displaystyle (\frac (N(t))(N_(0)))=e^(-\lambda t)) ,

N 0 (\displaystyle N_(0)) - počet atómov v počiatočnom okamihu, N (t) (\displaystyle N(t)) - počet atómov po čase t (\displaystyle t) , λ (\displaystyle \lambda ) - konštanta rozpadu.

Každý izotop má teda presne definovaný polčas rozpadu – čas, počas ktorého sa jeho množstvo zníži na polovicu. Polčas rozpadu T1/2 (\displaystyle T_(1/2)) súvisí s konštantou rozpadu takto:

T 1 / 2 = ln ⁡ 2 λ (\displaystyle T_(1/2)=(\frac (\ln 2)(\lambda )))

Potom môžeme vyjadriť pomer N (t) N 0 (\displaystyle (\frac (N(t))(N_(0)))) z hľadiska polčasu rozpadu:

N (t) N 0 = 2 − t / T 1 / 2 (\displaystyle (\frac (N(t))(N_(0)))=2^(-t/T_(1/2)))

Na základe toho, koľko rádioizotopu sa za určitý čas rozpadlo, môžeme vypočítať tento čas:

T = − T 1 / 2 log 2 ⁡ N (t) N 0 (\displaystyle t=-T_(1/2)\log _(2)(\frac (N(t))(N_(0))) )

Polčas nezávisí od teploty, tlaku, chemického prostredia alebo intenzity elektromagnetických polí. Jediná známa výnimka sa týka tých izotopov, ktoré sa rozpadajú záchytom elektrónov: majú závislosť rýchlosti rozpadu od hustoty elektrónov v oblasti jadra. Patria sem napríklad berýlium-7, stroncium-85 a zirkónium-89. Pre takéto rádioizotopy závisí rýchlosť rozpadu od stupňa ionizácie atómu; je tiež slabá závislosť od tlaku a teploty. Pre rádioizotopové datovanie to nie je významný problém.

Zdroje ťažkostí

Hlavnými zdrojmi ťažkostí pre rádioizotopové datovanie je výmena hmoty medzi skúmaným objektom a životné prostredie, ktorá mohla nastať po vzniku objektu, a neistota počiatočného izotopového a elementárneho zloženia. Ak v čase, keď sa objekt vytvoril, už obsahoval určité množstvo dcérskeho izotopu, vypočítaný vek môže byť nadhodnotený a ak dcérsky izotop následne opustil objekt, môže byť podhodnotený. Pre rádiouhlíkovú metódu je dôležité, aby pomer izotopov uhlíka v počiatočnom momente nebol narušený, pretože obsah produktu rozpadu - 14N - nemôže byť známy (nelíši sa od bežného dusíka) a vek môže byť iba sa určí na základe meraní nerozpadnutej frakcie materského izotopu. Preto je potrebné čo najpresnejšie študovať históriu skúmaného objektu pre prípadnú výmenu hmoty s okolím a možné funkcie izotopové zloženie.

Izochrónna metóda

Izochrónová metóda pomáha riešiť problémy spojené s pridaním alebo stratou rodičovského alebo dcérskeho izotopu. Funguje bez ohľadu na počiatočné množstvo dcérskeho izotopu a umožňuje určiť, či v histórii objektu došlo k výmene hmoty s prostredím.

Táto metóda je založená na porovnávaní údajov o rôzne vzorky z jedného geologického objektu, ktoré sú zjavne rovnako staré, ale líšia sa elementárnym zložením (teda obsahom materského rádionuklidu). Izotopové zloženie každého prvku v počiatočnom momente by malo byť vo všetkých vzorkách rovnaké. Tiež tieto vzorky musia obsahovať spolu s dcérskym izotopom nejaký iný izotop toho istého prvku. Vzorky môžu predstavovať buď rôzne minerály z toho istého kusu horniny alebo rôzne časti toho istého geologického telesa.

Potom sa pre každú vzorku vykoná nasledovné:

D 0 + Δ M E 0 = Δ M M 0 − Δ M (M 0 − Δ M E 0) + D 0 E 0 (\displaystyle (D_(0)+\Delta (M) \over E_(0))=(\ Delta (M) \cez M_(0)-\Delta (M))\vľavo((M_(0)-\Delta (M) \cez E_(0))\vpravo)+(D_(0) \cez E_ (0))),

D 0 (\displaystyle D_(0)) - koncentrácia dcérskeho izotopu v počiatočnom momente, E 0 (\displaystyle E_(0)) - koncentrácia nerádiogénneho izotopu toho istého prvku (nemení sa), M 0 (\displaystyle M_(0)) je koncentrácia rodičovského izotopu v počiatočnom okamihu, Δ M (\displaystyle \Delta (M)) je množstvo rodičovského izotopu, ktorý sa rozpadol počas času t (\displaystyle t) ( v čase meraní).

Je ľahké overiť platnosť tohto vzťahu vykonaním redukcie na pravej strane.

Koncentrácia dcérskeho izotopu v čase meraní bude Dt = D0 + Δ M (\displaystyle D_(t)=D_(0)+\Delta (M)) a koncentrácia materského izotopu Mt = M 0 − Δ M (\displaystyle M_ (t)=M_(0)-\Delta (M)) . potom:

D t E 0 = Δ M M 0 − Δ M (M t E 0) + D 0 E 0 (\displaystyle (D_(t) \over E_(0))=(\Delta (M) \over M_(0) -\Delta (M))\vľavo((M_(t) \cez E_(0))\vpravo)+(D_(0) \cez E_(0)))

Pomery Dt E 0 (\displaystyle D_(t) \over E_(0)) a Mt E 0 (\displaystyle (M_(t) \over E_(0))) možno merať. Potom sa vytvorí graf, kde sú tieto hodnoty vynesené pozdĺž súradníc a úsečiek.

Ak v histórii vzoriek nedošlo k výmene hmoty s prostredím, potom zodpovedajúce body na tomto grafe padajú na priamku, pretože koeficient Δ M M 0 − Δ M (\displaystyle (\Delta (M) \over M_(0)-\ Delta (M))) a výraz D 0 E 0 (\displaystyle (D_(0) \over E_(0))) sú rovnaké pre všetky vzorky (a tieto vzorky sa líšia iba v počiatočnom obsah materského izotopu). Táto čiara sa nazýva izochróna. Čím väčší je sklon izochróny, tým väčší je vek skúmaného objektu. Ak v histórii objektu došlo k výmene hmoty, body neležia na rovnakej priamke a to ukazuje, že v tomto prípade je určenie veku nespoľahlivé.

Izochrónová metóda sa používa v rôznych rádioizotopových datovacích metódach, ako je rubídium-stroncium, samárium-neodym a urán-olovo.

Uzatváracia teplota

Ak sa minerál, ktorého kryštálová mriežka nedrží dcérsky nuklid, dostatočne silno zahreje, tento nuklid bude difundovať von. Takto sa „rádioizotopové hodiny“ vynulujú: čas, ktorý od tohto momentu uplynul, sa získa ako výsledok rádioizotopového datovania. Pri ochladení pod určitú teplotu sa difúzia daného nuklidu zastaví: minerál sa stáva uzavretým systémom vo vzťahu k tomuto nuklidu. Teplota, pri ktorej k tomu dôjde, sa nazýva uzatváracia teplota.

Uzatváracie teploty sa veľmi líšia medzi rôznymi minerálmi a rôznymi uvažovanými prvkami. Napríklad biotit začína pri zahriatí na 280±40 °C zreteľne strácať argón a zirkón stráca olovo pri teplotách nad 950-1000 °C.

Metódy rádioizotopového datovania

Používajú sa rôzne rádioizotopové metódy, ktoré sú vhodné pre rôzne materiály, rôzne vekové intervaly a majú rôznu presnosť.

Metóda urán-olovo

Hlavný článok: Metóda urán-olovo Mikroskopický kryštál zirkónu datovaný metódou urán-olovo. Otvor na laserovú abláciu je viditeľný

Metóda urán-olovo je jednou z najstarších a najrozvinutejších metód rádioizotopového datovania a pri správnom vykonávaní najspoľahlivejšou metódou pre vzorky staré stovky miliónov rokov. Umožňuje vám dosiahnuť presnosť 0,1 % a ešte lepšiu. Je možné datovať vzorky vekovo blízke Zemi a vzorky mladšie ako milión rokov. Väčšia spoľahlivosť a presnosť sa dosahuje použitím dvoch izotopov uránu, ktorých rozpadové reťazce končia rôznymi izotopmi olova, ako aj vďaka niektorým vlastnostiam zirkónu, minerálu bežne používaného na datovanie urán-olovo.

Používajú sa nasledujúce transformácie:

238U → 206Pb s polčasom rozpadu 4,47 miliardy rokov (rádiový rad - pozri Rádioaktívny rad), 235U → 207Pb s polčasom rozpadu 0,704 miliardy rokov (aktíniový rad).

Niekedy sa okrem nich používa aj rozpad tória-232 ( metóda urán-tórium-olovo):

232 → 208Pb s polčasom rozpadu 14,0 miliárd rokov (tóriový rad).

Všetky tieto premeny prebiehajú v mnohých štádiách, ale intermediárne nuklidy sa rozpadajú oveľa rýchlejšie ako materské nuklidy.

Najčastejšie sa na datovanie metódou urán-olovo používa zirkón (ZrSiO 4); v niektorých prípadoch - monazit, titanit, baddeleyit; menej často mnoho iných materiálov, vrátane apatitu, kalcitu, aragonitu, opálu a hornín, ktoré pozostávajú zo zmesi rôznych minerálov. Zirkón má veľkú pevnosť, odolnosť voči chemickým vplyvom, vysoká teplota uzáver a je rozšírený vo vyvrelých horninách. Urán je ľahko začlenený do jeho kryštálovej mriežky a olovo nie, takže všetko olovo v zirkóne možno zvyčajne považovať za rádiogénne. V prípade potreby je možné množstvo nerádiogénneho olova vypočítať z množstva olova-204, ktoré nevzniká pri rozpade izotopov uránu.

Použitie dvoch izotopov uránu, ktoré sa rozpadajú na rôzne izotopy olova, umožňuje určiť vek objektu, aj keď stratí časť olova (napríklad v dôsledku metamorfózy). Okrem toho je možné určiť vek tejto metamorfnej udalosti.

Metóda olovo-olovo

Hlavný článok: Metóda olovo-olovo

Metóda olovo-olovo sa zvyčajne používa na určenie veku vzoriek pozostávajúcich zo zmesi minerálov (jej výhoda v takýchto prípadoch oproti metóde urán-olovo spočíva vo vysokej mobilite uránu). Táto metóda je vhodná na datovanie meteoritov, ako aj pozemských hornín, ktoré nedávno zažili stratu uránu. Je založená na meraní troch izotopov olova: 206Pb (vzniká rozpadom 238U), 207Pb (vzniká rozpadom 235U) a 204Pb (nerádiogénny).

Zmena pomeru koncentrácií izotopov olova v čase je odvodená z nasledujúcich rovníc:

[ 207 Pb ] t = [ 207 P b ] 0 + [ 235 U ] 0 (e λ 235 t − 1) (\displaystyle (\left[^(207)\mathrm (Pb) \right]_(t) )=(\left[^(207)\mathrm (Pb) \right]_(0))+(\left[^(235)\mathrm (U) \right]_(0))(\left(( e^(\lambda _(235)t)-1)\vpravo))) [ 206 P b ] t = [ 206 P b ] 0 + [ 238 U ] 0 (e λ 238 t − 1) (\displaystyle ( \left[^(206)\mathrm (Pb) \right]_(t))=(\left[^(206)\mathrm (Pb) \right]_(0))+(\left[^(238) )\mathrm (U) \right]_(0))(\left((e^(\lambda _(238)t)-1)\right))) ,

kde index t (\displaystyle t) znamená koncentráciu izotopu v čase merania a index 0 (\displaystyle 0) - v počiatočnom momente.

Je vhodné použiť nie koncentrácie samotné, ale ich pomery ku koncentrácii nerádiogénneho izotopu 204Pb.
Vynechanie hranatých zátvoriek:

(207 P b 204 P b) t = (207 P b 204 P b) 0 + (235 U 204 P b) (e λ 235 t − 1) (\displaystyle (\left((\frac (^(207)) \mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\vpravo)_(t))=(\left((\frac (^(207)\mathrm (Pb) )(^(204) \mathrm (Pb) ))\vpravo)_(0))+(\vľavo((\frac (^(235)\mathrm (U) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\vpravo)) (\left((e^(\lambda _(235)t)-1)\right))) (206 P b 204 P b) t = (206 P b 204 P b) 0 + (238 U 204 P b ) (e λ 238 t − 1) (\displaystyle (\left((\frac (^(206)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(t)) =(\left((\frac (^(206)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(0))+(\left((\frac (^( 238)\mathrm (U) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\vpravo))(\vľavo((e^(\lambda _(238)t)-1)\vpravo)))

Po vydelení prvej z týchto rovníc druhou a pri zohľadnení toho, že moderný pomer koncentrácií materských izotopov uránu 238U/235U je takmer rovnaký pre všetky geologické objekty (akceptovaná hodnota je 137,88), [Comm. 2] dostaneme:

(207 P b 204 P b) t − (207 P b 204 P b) 0 (206 P b 204 P b) t − (206 P b 204 P b) 0 = (1 137 , 88) (e λ 235 t − 1 e λ 238 t − 1) (\displaystyle (\frac (\left((\frac (^(207)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_( t)-\left((\frac (^(207)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\right)_(0))(\left((\frac (^( 206)\mathrm (Pb) )(^(204)\mathrm (Pb) ))\vpravo)_(t)-\vľavo((\frac (^(206)\mathrm (Pb) )(^(204) \mathrm (Pb) ))\right)_(0)))=(\left((\frac (1)(137,88))\right))(\left((\frac (e^(\lambda _( 235)t)-1)(e^(\lambda _(238)t)-1))\vpravo)))

Ďalej sa vytvorí graf s pomermi 207Pb/204Pb a 206Pb/204Pb pozdĺž osí. Na tomto grafe sa body zodpovedajúce vzorkám s rôznymi počiatočnými pomermi U/Pb zoradia pozdĺž priamky (izochróna), ktorej sklon ukazuje vek vzorky.

Čas vzniku planéty bol určený metódou olovo-olovo slnečná sústava(teda vek Zeme). Prvýkrát to urobila Claire Cameron Patterson v roku 1956 zo štúdií rôznych typov meteoritov. Pretože sú to fragmenty planetezimál, ktoré prešli gravitačnou diferenciáciou, majú rôzne meteority iný význam U/Pb, ktorý umožňuje zostrojiť izochrónu. Ukázalo sa, že táto izochróna obsahuje aj bod predstavujúci priemerný pomer izotopov olova pre Zem. Súčasný vek Zeme je 4,54 ± 0,05 miliardy rokov.

Draslík-argónová metóda

Hlavný článok: Draslík-argónová metóda

Táto metóda využíva rozpad izotopu 40K, čo je 0,012 % prírodného draslíka. Rozpadá sa hlavne dvoma spôsobmi [Comm. 3]:

• β−-rozpad (pravdepodobnosť 89,28(13) %, čiastočný polčas [Comm. 4] 1,398 miliardy rokov):

19 40 K → 20 40 C a + e − + ν ¯ e ; (\displaystyle \mathrm (()_(19)^(40)K) \rightarrow \mathrm (()_(20)^(40)Ca) +e^(-)+(\bar (\nu )) _(e)\, ;)

• záchyt elektrónov (pravdepodobnosť 10,72(13) %, čiastočný polčas rozpadu 11,64 miliardy rokov):

19 40 K + e − → 18 40 Ar + ν e . (\displaystyle \mathrm (()_(19)^(40)K) +e^(-)\rightarrow \mathrm (()_(18)^(40)Ar) +(\nu )_(e) \,.)

Polčas rozpadu 40K, berúc do úvahy obe cesty rozpadu, je 1,248(3) miliardy rokov. To umožňuje datovať ako vzorky s vekom rovnajúcim sa veku Zeme, tak aj vzorky s vekom stoviek a niekedy aj desaťtisíc rokov.

Draslík je 7. najrozšírenejší prvok v zemskej kôre a mnohé vyvrelé a sedimentárne horniny obsahujú veľké množstvo tento prvok. Podiel izotopu 40K v ňom je konštantný s dobrou presnosťou. Datovanie draslík-argón využíva rôzne sľudy, stuhnutú lávu, živce, ílové minerály a mnoho ďalších minerálov a hornín. Stuhnutá láva je vhodná aj na paleomagnetické štúdie. Preto je metóda draslík-argón (presnejšie jej verzia - metóda argón-argón) hlavnou metódou kalibrácie stupnice geomagnetickej polarity.

Hlavný produkt rozpadu draslíka-40 - 40Ca - sa nelíši od bežného (nerádiogénneho) vápnika-40, ktorý je v študovaných horninách zvyčajne hojný. Preto sa zvyčajne analyzuje obsah ďalšieho dcérskeho izotopu, 40Ar. Keďže argón je inertný plyn, pri zahriatí na niekoľko stoviek stupňov sa z hornín ľahko vyparuje. Datovanie draslík-argón teda ukazuje čas posledného zahriatia vzorky na takéto teploty.

Hlavným problémom pre datovanie draslíka a argónu, ako aj pre iné rádioizotopové metódy, - výmena hmoty s prostredím a ťažkosti pri určovaní počiatočného zloženia vzorky. Je dôležité, aby vzorka spočiatku neobsahovala argón a potom ho nestratila a nebola kontaminovaná atmosférickým argónom. Na túto kontamináciu je možné vykonať korekciu na základe skutočnosti, že v atmosférickom argóne je okrem 40Ar aj ďalší izotop (36Ar), ale vzhľadom na jeho malé množstvo (1/295 všetkého argónu) je presnosť táto korekcia je nízka.

Existuje vylepšená verzia metódy draslík-argón – metóda 40Ar/39Ar ( metóda argón-argón). Touto metódou sa namiesto obsahu 40K stanoví obsah 39Ar, ktorý vzniká z 39K pri umelom ožarovaní neutrónmi. Množstvo 40K možno jednoznačne určiť z množstva 39K vzhľadom na stálosť izotopového zloženia draslíka. Výhoda tejto metódy spočíva v tom, že Chemické vlastnosti 39Ar a 40Ar sú identické, takže obsah týchto izotopov možno určiť z jednej vzorky pomocou rovnakej metódy. Ale každé datovanie argón-argón vyžaduje kalibráciu pomocou vzorky známeho veku ožiarenej rovnakým tokom neutrónov.

Porovnanie draselno-argónových datlí s uránovo-olovnatými datľami ukazuje, že draslíkovo-argónové datle sú zvyčajne asi o 1 % menšie. Je to pravdepodobne spôsobené nepresnosťou akceptovanej hodnoty polčasu draslíka-40.

Rubídium-stronciová metóda

Hlavný článok: Rubídium-stronciová metóda

Princíp metódy je založený na β- rozpade izotopu 87Rb a jeho premene na stabilný izotop 87Sr:

37 87 R b → 38 87 S r + β − + ν ¯ e + Q ; (\displaystyle \mathrm (()_(37)^(87)Rb) \rightarrow \mathrm (()_(38)^(87)Sr) +(\beta )^(-)+(\bar (\ nu ))_(e)+Q\,;)

kde ν e- elektrónové antineutríno, Q- rozpadová energia. Polčas rozpadu rubídia-87 je 49,7(3) miliárd rokov, jeho prirodzený izotopový výskyt je 27,83(2)%. Množstvo rubídia v horninových mineráloch je určené predovšetkým blízkosťou iónových polomerov Rb+ ( r= 0,148 nm) na ióny K+ ( r= 0,133 nm). To umožňuje iónom Rb nahradiť ión K vo všetkých najdôležitejších mineráloch tvoriacich horniny.

Množstvo stroncia je určené schopnosťou iónu Sr2+ ( r= 0,113 nm) nahradiť ión Ca2+ ( r= 0,101 nm), v mineráloch obsahujúcich vápnik (hlavne v plagioklasoch a apatite), ako aj možnosť jeho začlenenia do mriežky draselných živcov namiesto iónu K+. Akumulácia stroncia-87 v minerále nastáva podľa zákona

(87 S r 86 S r) t = (87 S r 86 S r) 0 + (87 R b 86 S r) t ⋅ (e λ t − 1) , (\displaystyle \left((\frac (^( 87)\mathrm (Sr) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\vpravo)_(t)=\vľavo((\frac (^(87)\mathrm (Sr) )(^(86) \mathrm (Sr) ))\vpravo)_(0)+\vľavo((\frac (^(87)\mathrm (Rb) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\vpravo)_(t )\cdot \left(e^(\lambda t)-1\right),)

kde je index t, ako vždy, označuje moderné pomery koncentrácií izotopov v minerále a 0 označuje počiatočné pomery. Riešenie tejto rovnice pre vek t umožňuje napísať základnú rovnicu geochronológie vo vzťahu k metóde Rb-Sr:

T = 1 λ ln ⁡ ((87 Sr 86 Sr) t − (87 Sr 86 Sr) 0 (87 R b 86 Sr) t + 1) , (\displaystyle t=(\frac (1) (\lambda ))\ln \left((\frac (\left((\frac (^(87)\mathrm (Sr) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\right)_(t) -\left((\frac (^(87)\mathrm (Sr) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\right)_(0))(\left((\frac (^(87)) \mathrm (Rb) )(^(86)\mathrm (Sr) ))\vpravo)_(t)))+1\vpravo),)

Izotopová abundancia rádiogénnych (87Sr) a nerádiogénnych (86Sr) izotopov stroncia použitých v metóde je 7,00 (1) % a 9,86 (1) %, v uvedenom poradí.

Samárium-neodymová metóda

Hlavný článok: Samárium-neodymová metóda

Samárium a neodým sú prvky vzácnych zemín. Sú menej mobilné ako prvky alkalických kovov a kovov alkalických zemín, ako sú K, Rb, Sr atď. počas hydrotermálnej alterácie a chemického zvetrávania a metamorfózy. Preto metóda samarium-neodym poskytuje spoľahlivejšie datovanie veku hornín ako metóda rubídium-stroncium. Prvýkrát s návrhom na využitie metódy Sm-Nd v geochronológii prišiel G. Lugmair (1947). Ukázal, že pomer 143Nd/144Nd je indikátorom zmien relatívnej abundancie 143Nd v dôsledku rozpadu 147Sm. K rozvoju a implementácii metódy Sm-Nd v geologickej praxi a k ​​spracovaniu získaných údajov veľkou mierou prispeli výskumníci z USA DePaolo a Wasserburg. Samarium má 7 prírodných izotopov (pozri Izotopy samária), ale iba dva z nich (147Sm a 148Sm[Comm. 5]) sú rádioaktívne. 147Sm sa s vyžarovaním častice alfa zmení na 143Nd:

62 147 Rb → 60 143 Nd + α + Q; (\displaystyle \mathrm (()_(62)^(147)Rb) \rightarrow \mathrm (()_(60)^(143)Nd) +(\alpha )+Q\,;)

Polčas rozpadu 147Sm je veľmi dlhý - 106,6(7) miliárd rokov. Metóda samarium-neodym sa najlepšie používa na výpočet veku základných a ultrabázických hornín vrátane metamorfovaných.

Metóda rénium-osmium

Hlavný článok: Metóda rénium-osmium

Metóda je založená na beta rozpade rénia-187 (polčas rozpadu 43,3(7) miliárd rokov, prirodzený výskyt izotopov η = 62,60(2)%) na osmium-187 (η = 1,96(2)%). Metóda sa používa na datovanie železo-niklových meteoritov (rénium ako siderofilný prvok sa v nich zvykne koncentrovať) a ložísk molybdenitu (molybdenit MoS 2 v zemskej kôre je minerál koncentrátor rénia, podobne ako minerály tantal a niób). Osmium je spojené s irídiom a nachádza sa takmer výlučne v ultramafických horninách. Izochrónna rovnica pre metódu Re-Os:

(187 O s 186 O s) t = (187 O s 186 O s) 0 + (187 R e 186 O s) t⋅ (e λ 187 t − 1) . (\displaystyle \left((\frac (^(187)\mathrm (Os) )(^(186)\mathrm (Os) ))\right)_(t)=\left((\frac (^(187) )\mathrm (Os) )(^(186)\mathrm (Os) ))\vpravo)_(0)+\vľavo((\frac (^(187)\mathrm (Re) )(^(186)\ mathrm (Os))\right)_(t)\cdot \left(e^(\lambda _(187)t)-1\right).)

Lutécium-hafniová metóda

Hlavný článok: Lutécium-hafniová metóda

Metóda je založená na beta rozpade lutécia-176 (polčas rozpadu 36,84(18) miliárd rokov, prirodzený výskyt izotopov η = 2,599(13)%) na hafnium-176 (η = 5,26(7)%). Hafnium a lutécium majú výrazne odlišné geochemické správanie. Pre metódu sú vhodné ťažké lantanoidové minerály ako fergusonit, xenotim atď., ako aj apatit, orthit a sfén. Hafnium je chemický analóg zirkónu a je koncentrovaný v zirkónoch, takže zirkóny nie sú pre túto metódu vhodné. Izochrónová rovnica pre metódu lutécium-hafnium:

(176 Hf 177 Hf) t = (176 Hf 177 Hf) 0+ (176 Lu 177 Hf) t⋅ (e X 176 t - 1). (\displaystyle \left((\frac (^(176)\mathrm (Hf) )(^(177)\mathrm (Hf) ))\right)_(t)=\left((\frac (^(176) )\mathrm (Hf) )(^(177)\mathrm (Hf) ))\vpravo)_(0)+\vľavo((\frac (^(176)\mathrm (Lu) )(^(177)\ mathrm (Hf))\right)_(t)\cdot \left(e^(\lambda _(176)t)-1\right).)

Rádiokarbónová metóda

Hlavný článok: Rádiokarbónové datovanie

Metóda je založená na rozpade uhlíka-14 a najčastejšie sa používa pre predmety biologického pôvodu. Umožňuje vám určiť čas, ktorý uplynul od smrti biologického objektu a ukončenia výmeny uhlíka s atmosférickým rezervoárom. Pomer uhlíka-14 k stabilnému uhlíku (14C/12C ~ 10−10 %) v atmosfére a v tkanivách živočíchov a rastlín, ktoré sú s ním v rovnovážnej výmene, je určený tokom rýchlych neutrónov v hornej atmosfére. Neutróny vytvorené kozmickým žiarením reagujú so 14 jadrami atmosférického dusíka podľa reakcie n + 7 14 N → 6 14 C + p , (\displaystyle n+\mathrm (^(14)_(7)N) \rightarrow \mathrm ( ^ (14)_(6)C) +p,) produkujúce v priemere asi 7,5 kg uhlíka-14 ročne. Polčas rozpadu 14C je 5700 ± 30 rokov; existujúce metódy umožňujú určiť koncentrácie rádioaktívneho uhlíka v biologických objektoch na úrovni približne 1000-krát nižšej ako je rovnovážna atmosférická koncentrácia, to znamená s vekom do 10 polčasov 14C (asi 60 tisíc rokov).

O presnosti rádiokarbónovej datovacej metódy

Všetko, čo k nám zostúpilo z pohanstva, je zahalené hustou hmlou; patrí do intervalu záťaže, ktorý nevieme zmerať. Vieme, že je staršia ako kresťanstvo, ale o dva roky, dvesto rokov alebo celé tisícročie – tu môžeme len hádať. Rasmus Nierup, 1806.

Mnohí z nás sú veda vystrašená. Rádiokarbónové datovanie, ako jeden z výsledkov rozvoja jadrovej fyziky, je príkladom takéhoto javu. Táto metóda má dôležité dôsledky pre rôzne a nezávislé vedecké disciplíny, ako je hydrológia, geológia, veda o atmosfére a archeológia. Pochopenie princípov rádiokarbónového datovania však nechávame na vedeckých odborníkov a slepo prijímame ich závery z rešpektu k presnosti ich vybavenia a obdivu k ich inteligencii.

V skutočnosti sú princípy rádiokarbónového datovania úžasne jednoduché a ľahko dostupné. Navyše myšlienka uhlíkového datovania ako „presnej vedy“ je zavádzajúca a v skutočnosti len málo vedcov zastáva tento názor. Problémom je, že predstavitelia mnohých odborov, ktorí používajú rádiokarbónové datovanie na chronologické účely, nerozumejú jeho podstate a účelu. Pozrime sa na to.

Princípy rádiokarbónového datovania
William Frank Libby a členovia jeho tímu vyvinuli princípy rádiokarbónového datovania v 50. rokoch minulého storočia. V roku 1960 bola ich práca dokončená a v decembri toho istého roku bola Libby nominovaná na Nobelovu cenu za chémiu. Jeden z vedcov zapojených do jeho nominácie poznamenal:

„Zriedka sa stalo, že jeden objav v oblasti chémie mal taký vplyv na rôzne oblasti ľudského poznania. Len veľmi zriedkavo vzbudil jediný objav taký široký záujem.“

Libby zistil, že nestabilný rádioaktívny izotop uhlíka (C14) sa rozpadá predvídateľnou rýchlosťou na stabilné izotopy uhlíka (C12 a C13). Všetky tri izotopy sa prirodzene vyskytujú v atmosfére v nasledujúcich pomeroch; C12 – 98,89 %, C13 – 1,11 % a C14 – 0,0000000010 %.

Stabilné izotopy uhlíka C12 a C13 vznikli spolu so všetkými ostatnými atómami, ktoré tvoria našu planétu, teda veľmi, veľmi dávno. Izotop C14 vzniká v mikroskopických množstvách v dôsledku každodenného bombardovania slnečnej atmosféry kozmickým žiarením. Keď sa kozmické žiarenie zrazí s určitými atómami, zničí ich, v dôsledku čoho sa neutróny týchto atómov uvoľnia v zemskej atmosfére.

Izotop C14 sa vytvorí, keď sa jeden z týchto voľných neutrónov spojí s jadrom atómu dusíka. Rádiokarbón je teda „Frankensteinov izotop“, zliatina rôznych chemických prvkov. Potom atómy C14, ktoré sa tvoria konštantnou rýchlosťou, podliehajú oxidácii a prenikajú do biosféry prostredníctvom procesu fotosyntézy a prirodzeného potravinového reťazca.

V organizmoch všetkých živých bytostí sa pomer izotopov C12 a C14 rovná atmosférickému pomeru týchto izotopov v ich geografickej oblasti a je udržiavaný rýchlosťou ich metabolizmu. Po smrti však organizmy prestanú hromadiť uhlík a správanie izotopu C14 sa od tohto bodu stáva zaujímavým. Libby zistila, že polčas rozpadu C14 bol 5568 rokov; Po ďalších 5568 rokoch sa polovica zostávajúcich atómov izotopu rozpadne.

Pretože počiatočný pomer izotopov C12 k C14 je geologická konštanta, vek vzorky možno určiť meraním množstva zvyškového izotopu C14. Napríklad, ak je vo vzorke prítomné nejaké počiatočné množstvo C14, potom je dátum smrti organizmu určený dvoma polčasmi (5568 + 5568), čo zodpovedá veku 10 146 rokov.

Toto je základný princíp rádiokarbónového datovania ako archeologického nástroja. Rádiokarbón sa absorbuje do biosféry; smrťou organizmu sa prestáva hromadiť a rozkladá sa určitou rýchlosťou, ktorú možno merať.

Inými slovami, pomer C14/C12 postupne klesá. Získame tak „hodiny“, ktoré začínajú tikať od okamihu smrti živej bytosti. Tieto hodiny očividne fungujú iba na mŕtvych telách, ktoré boli kedysi živými bytosťami. Nedajú sa napríklad použiť na určenie veku vulkanických hornín.

Rýchlosť rozpadu C14 je taká, že polovica tejto látky sa premení späť na N14 v priebehu 5730 ± 40 rokov. Toto je takzvaný „polčas rozpadu“. Po dvoch polčasoch rozpadu, teda 11 460 rokoch, z pôvodnej sumy zostane len štvrtina. Ak je teda pomer C14/C12 vo vzorke štvrtinový v porovnaní s modernými živými organizmami, vzorka má teoreticky 11 460 rokov. Rádiokarbónovou metódou je teoreticky nemožné určiť vek predmetov starších ako 50 000 rokov. Rádiokarbónové datovanie preto nemôže ukázať vek miliónov rokov. Ak vzorka obsahuje C14, znamená to už jej vek menej miliónov rokov.

Všetko však nie je také jednoduché. Po prvé, rastliny horšie absorbujú oxid uhličitý obsahujúci C14. V dôsledku toho sa v nich hromadí menej, ako sa očakávalo, a preto sa pri testovaní javia staršie, než v skutočnosti sú. Okrem toho rôzne rastliny absorbujú C14 odlišne a aj na to by sa malo prihliadať.2

Po druhé, pomer C14/C12 v atmosfére nebol vždy konštantný – klesol napríklad s nástupom priemyselnej éry, keď sa spaľovaním obrovského množstva fosílnych palív uvoľnilo množstvo oxidu uhličitého ochudobneného o C14. V súlade s tým sa organizmy, ktoré zomreli počas tohto obdobia, javia staršie podľa rádiokarbónového datovania. Potom došlo k zvýšeniu C14O 2 spojenému s nadzemnými jadrovými testami v 50. rokoch 20. storočia3, čo spôsobilo, že organizmy, ktoré zomreli počas tohto obdobia, vyzerali mladšie, než v skutočnosti boli.

Merania obsahu C14 v predmetoch, ktorých vek presne stanovili historici (napríklad obilie v hroboch s uvedením dátumu pochovania), umožňujú odhadnúť hladinu C14 v vtedajšej atmosfére, a teda čiastočne „opravte hodiny“ rádiokarbónových „hodiniek“. V súlade s tým môže rádiouhlíkové datovanie vykonané s prihliadnutím na historické údaje poskytnúť veľmi plodné výsledky. Avšak aj v tomto „historickom prostredí“ archeológovia nepovažujú dátumy získané rádiouhlíkovou metódou za absolútne, kvôli častým anomáliám. Viac sa spoliehajú na metódy datovania spojené s historickými záznamami.

Mimo historických údajov nie je „ladenie“ „hodiny“ C14 možné

V laboratóriu
Vzhľadom na všetky tieto nevyvrátiteľné fakty je mimoriadne zvláštne vidieť v časopise Radiocarbon (ktorý zverejňuje výsledky rádiokarbónových štúdií po celom svete) nasledujúce vyhlásenie:

„Šesť renomovaných laboratórií vykonalo 18 vekových analýz dreva zo Shelfordu v Cheshire. Odhady sa pohybujú od 26 200 do 60 000 rokov (pred súčasnosťou), s rozsahom 34 600 rokov.“

Tu je ďalší fakt: Hoci teória rádiokarbónového datovania znie presvedčivo, keď sa jej princípy aplikujú na laboratórne vzorky, do hry vstupuje ľudský faktor. To vedie k chybám, niekedy veľmi závažným. Okrem toho sú laboratórne vzorky kontaminované žiarením pozadia, ktoré mení zvyškovú hladinu C14, ktorá sa meria.

Ako zdôraznil Renfrew v roku 1973 a Taylor v roku 1986, rádiokarbónové datovanie sa opiera o množstvo nepodložených predpokladov, ktoré urobil Libby počas vývoja svojej teórie. Napríklad v posledných rokoch sa veľa diskutovalo o predpokladanom polčase rozpadu C14 5 568 rokov. Dnes sa väčšina vedcov zhoduje, že Libby sa mýlila a že polčas rozpadu C14 je v skutočnosti asi 5 730 rokov. Rozdiel 162 rokov sa stáva významným pri datovaní vzoriek spred tisícok rokov.

Ale spolu s Nobelovou cenou za chémiu mu Libby plne dôverovala nový systém. Jeho rádiouhlíkové datovanie archeologických vzoriek z r Staroveký Egypt boli už datované, pretože starí Egypťania si dávali pozor na ich chronológiu. Žiaľ, rádiouhlíková analýza ukázala príliš nízky vek, v niektorých prípadoch o 800 rokov mladší ako podľa historickej kroniky. Ale Libby dospela k prekvapivému záveru:

"Rozdelenie údajov ukazuje, že staroveké egyptské historické dátumy pred začiatkom druhého tisícročia pred Kristom sú príliš vysoké a môžu byť o 500 rokov staršie ako skutočné dátumy na začiatku tretieho tisícročia pred Kristom."

Ide o klasický prípad vedeckej domýšľavosti a slepého, takmer náboženského presvedčenia o nadradenosti vedeckých metód nad archeologickými. Libby sa mýlil, rádiokarbónové datovanie ho zlyhalo. Tento problém je teraz vyriešený, ale samozvaná povesť uhlíkového datovania stále prevyšuje jeho spoľahlivosť.

Môj výskum ukazuje, že existujú dva vážne problémy s rádiokarbónovým datovaním, ktoré môžu aj dnes viesť k veľkým nedorozumeniam. Sú to (1) kontaminácia vzoriek a (2) zmeny atmosférických hladín C14 počas geologických epoch.

Rádiokarbónové datovacie štandardy.

Hodnota normy prijatá pri výpočte veku rádioaktívneho uhlíka vzorky priamo ovplyvňuje výslednú hodnotu. Na základe výsledkov podrobnej analýzy publikovanej literatúry sa zistilo, že pri rádiokarbonovom datovaní bolo použitých niekoľko štandardov. Najznámejšie z nich sú Andersonov štandard (12,5 dpm/g), Libbyho štandard (15,3 dpm/g) a moderný štandard (13,56 dpm/g).

Rande s faraónovou loďou.

Drevo lode faraóna Sesostrisa III. bolo datované rádiokarbónom na základe troch noriem. Pri datovaní dreva v roku 1949 sa na základe normy (12,5 dpm/g) získal rádiouhlíkový vek 3700 +/- 50 rokov BP. Libby neskôr datovala drevo na základe štandardu (15,3 dpm/g). Rádiokarbónový vek sa nezmenil. V roku 1955 Libby prehodnotila drevo lode na základe normy (15,3 dpm/g) a dosiahla vek rádioaktívneho uhlíka 3621 +/- 180 rokov BP. Pri datovaní dreva lode v roku 1970 bola použitá norma (13,56 dpm/g). Rádiokarbónový vek zostal takmer nezmenený a dosiahol 3640 rokov BP. Faktické údaje, ktoré poskytujeme o datovaní faraónovej lode, je možné skontrolovať pomocou príslušných odkazov na vedecké publikácie.

Problém s cenou.

Získanie prakticky rovnakého rádiokarbónového veku dreva faraónovej lode: 3621-3700 rokov BP na základe použitia troch štandardov, ktorých hodnoty sa výrazne líšia, je fyzicky nemožné. Použitie štandardu (15,3 dpm/g) automaticky zvyšuje vek datovanej vzorky o 998 rokov, v porovnaní so štandardom (13,56 dpm/g), a o 1668 rokov, v porovnaní so štandardom (12,5 dpm/g). Z tejto situácie sú len dve východiská. Uznanie, že:

Pri datovaní dreva člna faraóna Sesostrisa III. sa manipulovalo s normami (drevo bolo na rozdiel od deklarácií datované na základe rovnakého štandardu);

Čarovná loď faraóna Sesostrisa III.

Záver.

Podstata uvažovaných javov, nazývaných manipulácie, je vyjadrená jedným slovom – falšovanie.

Po smrti zostáva obsah C12 konštantný, ale obsah C14 klesá

Znečistenie vzorky
Mary Levine vysvetľuje:

"Kontaminácia je prítomnosť organického materiálu cudzieho pôvodu vo vzorke, ktorý nebol vytvorený s materiálom vzorky."

Mnohé fotografie z raného obdobia rádiokarbónového datovania ukazujú vedcov, ako fajčia cigarety pri zbere alebo spracovaní vzoriek. Nie príliš múdri od nich! Ako upozorňuje Renfrew, „kvapnite štipku popola na vaše vzorky, keď sa pripravujú na analýzu, a získate rádiouhlíkový vek tabaku, z ktorého bola vaša cigareta vyrobená.“

Aj keď sa dnes takáto metodologická nekompetentnosť považuje za neprijateľnú, archeologické vzorky stále trpia kontamináciou. Známe typy znečistenia a spôsoby ich kontroly sú diskutované v článku Taylora (1987). Kontaminanty rozdeľuje do štyroch hlavných kategórií: 1) fyzikálne odstrániteľné, 2) rozpustné v kyselinách, 3) rozpustné v zásadách, 4) rozpustné v rozpúšťadle. Všetky tieto kontaminanty, ak nie sú odstránené, výrazne ovplyvňujú laboratórne stanovenie veku vzorky.

H. E. Gove, jeden z vynálezcov metódy hmotnostnej spektrometrie s urýchľovačom (AMS), rádiokarbónové datovanie Turínskeho plátna. Dospel k záveru, že textilné vlákna použité na výrobu plášťa pochádzajú z roku 1325.

Hoci sú si Gove a jeho kolegovia celkom istí pravosťou svojho odhodlania, mnohí z pochopiteľných dôvodov považujú vek Turínskeho plátna za oveľa úctyhodnejší. Gove a jeho spoločníci poskytli všetkým kritikom primeranú odpoveď, a ak by som si mal vybrať, odvážil by som sa povedať, že vedecké datovanie Turínskeho plátna je s najväčšou pravdepodobnosťou presné. V každom prípade však búrka kritiky, ktorá sa spustila na tento konkrétny projekt, ukazuje, aká nákladná môže byť chyba uhlíkového datovania a ako podozrievaví niektorí vedci k tejto metóde.

Tvrdilo sa, že vzorky mohli byť kontaminované mladším organickým uhlíkom; metódy čistenia mohli vynechať stopy moderných nečistôt. Poznamenáva to Robert Hedges z Oxfordskej univerzity

"malú systematickú chybu nemožno úplne vylúčiť."

Zaujímalo by ma, či by nazval nezrovnalosť v dátumoch získaných rôznymi laboratóriami na vzorke dreva Shelford „malou systematickou chybou“? Nezdá sa, že sme opäť raz oklamaní vedeckou rétorikou, aby sme verili, že existujúce metódy sú dokonalé?

Leoncio Garza-Valdez tento názor v súvislosti s datovaním Turínskeho plátna určite zastáva. Všetky staré tkanivá sú v dôsledku bakteriálnej aktivity pokryté bioplastickým filmom, ktorý podľa Garza-Valdeza mätie rádiokarbónový analyzátor. V skutočnosti môže mať Turínsky plátno 2000 rokov, pretože jeho rádiokarbónové datovanie nemožno považovať za definitívne. Je potrebný ďalší výskum. Je zaujímavé poznamenať, že Gove (hoci nesúhlasí s Garzom-Valdezom) súhlasí s tým, že takáto kritika si vyžaduje nový výskum.

Rádiokarbónový cyklus (14C) v atmosfére, hydrosfére a biosfére Zeme

Úroveň C14 v zemskej atmosfére
Podľa Libbyho „princípu simultánnosti“ je hladina C14 v ktorejkoľvek geografickej oblasti konštantná počas celej geologickej histórie. Tento predpoklad bol životne dôležitý pre spoľahlivosť rádiokarbónového datovania v jeho ranom vývoji. Na spoľahlivé meranie zvyškových hladín C14 skutočne potrebujete vedieť, koľko tohto izotopu bolo prítomné v tele v čase smrti. Ale tento predpoklad je podľa Renfrewa nesprávny:

"Teraz je však známe, že proporčný pomer rádioaktívneho uhlíka k bežnému C12 nezostal v priebehu času konštantný a že pred rokom 1000 pred Kristom sú odchýlky také veľké, že dátumy rádioaktívneho uhlíka sa môžu výrazne líšiť od skutočnosti."

Dendrologické štúdie (štúdium letokruhov) presvedčivo ukazujú, že hladina C14 v zemskej atmosfére podliehala za posledných 8000 rokov výrazným výkyvom. To znamená, že Libby zvolil falošnú konštantu a jeho výskum bol založený na chybných predpokladoch.

Borovica Colorado, rastúca v juhozápadných oblastiach Spojených štátov, môže mať niekoľko tisíc rokov. Niektoré dodnes živé stromy sa narodili pred 4000 rokmi. Navyše, pomocou guľatiny zozbieranej z miest, kde tieto stromy rástli, je možné predĺžiť rekord letokruhov o ďalších 4000 rokov. Medzi ďalšie dlhoveké stromy užitočné pre dendrologický výskum patrí dub a kalifornská sekvoja.

Ako viete, každý rok vyrastie nový rastový krúžok na reze živého kmeňa stromu. Počítaním rastových krúžkov môžete zistiť vek stromu. Je logické predpokladať, že hladina C14 v 6000-ročnom letokruhu by bola podobná hladine C14 v modernej atmosfére. Ale to nie je pravda.

Napríklad analýza letokruhov ukázala, že hladina C14 v zemskej atmosfére pred 6000 rokmi bola výrazne vyššia ako teraz. V súlade s tým sa zistilo, že rádiouhlíkové vzorky datované do tohto veku sú na základe dendrologickej analýzy výrazne mladšie, ako v skutočnosti boli. Vďaka práci Hansa Suisse boli zostavené korekčné grafy úrovne C14, aby sa kompenzovali jej výkyvy v atmosfére v rôznych časových obdobiach. To však výrazne znížilo spoľahlivosť rádiokarbónového datovania vzoriek starších ako 8000 rokov. Údaje o obsahu rádioaktívneho uhlíka v atmosfére pred týmto dátumom jednoducho nemáme.

Hmotnostný spektrometer urýchľovača na University of Arizona (Tucson, Arizona, USA) vyrobený spoločnosťou National Electrostatics Corporation: a – schéma, b – ovládací panel a C¯ iónový zdroj, c – urýchľovacia nádrž, d – detektor izotopov uhlíka. Foto J.S. Burra

Keď sa stanovený „vek“ líši od toho, čo sa očakávalo, výskumníci rýchlo nájdu dôvod na vyhlásenie výsledku datovania za neplatný. Široká prevalencia tohto posteriórneho dôkazu ukazuje, že rádiometrické datovanie má vážne problémy. Woodmorappe uvádza stovky príkladov trikov, ku ktorým sa výskumníci uchyľujú, keď sa snažia vysvetliť „nevhodné“ vekové hodnoty.

Vedci teda zrevidovali vek fosílnych pozostatkov Australopithecus ramidus. 9 Väčšina vzoriek čadiča, ktoré sú najbližšie k vrstvám, v ktorých sa tieto fosílie našli, má argón-argónový vek približne 23 miliónov rokov. Autori sa rozhodli, že toto číslo je "príliš vysoké" na základe ich chápania miesta fosílií v globálnej evolučnej schéme. Pozreli sa na čadič, ktorý sa nachádzal ďaleko od fosílií, a výberom 17 z 26 vzoriek dospeli k prijateľnému maximálnemu veku 4,4 milióna rokov. Zvyšných deväť vzoriek opäť vykazovalo oveľa vyšší vek, ale experimentátori usúdili, že záležitosť bola spôsobená kontamináciou horniny a tieto údaje zamietli. Rádiometrické datovacie metódy sú teda výrazne ovplyvnené dominantným svetonázorom „dlhých epoch“ vo vedeckých kruhoch.

Podobný príbeh sa spája s určením veku lebky primátov (táto lebka je známa ako exemplár KNM-ER 1470).10, 11 Pôvodný výsledok bol 212–230 miliónov rokov, čo na základe fosílií, sa zistilo, že je nesprávny („v tom čase tu neboli žiadni ľudia“), a potom sa pokúsili určiť vek sopečných hornín v tejto oblasti. O niekoľko rokov neskôr, po zverejnení niekoľkých rôznych výsledkov výskumu, sa „zhodli“ na čísle 2,9 milióna rokov (aj keď tieto štúdie zahŕňali aj oddelenie „dobrých“ výsledkov od „zlých“ – ako v prípade tzv. Australopithecus ramidus).

Na základe predpojatých predstáv o ľudskej evolúcii sa výskumníci nedokázali vyrovnať s myšlienkou, že lebka 1470 "tak starý." Po štúdiu fosílií ošípaných v Afrike antropológovia ľahko uverili, že ide o lebku 1470 v skutočnosti oveľa mladší. Potom, čo sa vedecká komunita utvrdila v tomto stanovisku, ďalšie štúdie hornín ešte viac znížili rádiometrický vek tejto lebky - na 1,9 milióna rokov - a opäť sa našli údaje, ktoré „potvrdili“ ďalšíčíslo. Toto je „rádiometrická zoznamovacia hra“...

Netvrdíme, že evolucionisti sa sprisahali, aby prispôsobili všetky údaje tomu, čo je pre nich najvhodnejšie. Samozrejme, bežne to tak nie je. Problém je iný: všetky pozorovacie údaje musia zodpovedať dominantnej paradigme vo vede. Táto paradigma – alebo skôr viera v milióny rokov vývoja od molekuly k človeku – je tak pevne zakorenená v mysli, že si ju nikto nedovolí spochybniť; naopak, hovoria o „fakte“ evolúcie. To je podľa tejto paradigmy musieť vyhovuje úplne všetkým postrehom. Výsledkom je, že výskumníci, ktorí sa verejnosti javia ako „objektívni a nezaujatí vedci“, si nevedome vyberajú pozorovania, ktoré sú v súlade s vierou v evolúciu.

Nesmieme zabúdať, že minulosť je neprístupná bežnému experimentálnemu výskumu (séria experimentov realizovaných v súčasnosti). Vedci nemôžu experimentovať s udalosťami, ktoré sa kedysi stali. Nemeria sa vek hornín - merajú sa koncentrácie izotopov a možno ich merať pomocou vysoká presnosť. Ale „vek“ sa určuje s prihliadnutím na predpoklady o minulosti, ktoré nemožno dokázať.

Vždy si musíme pamätať na Božie slová Jóbovi: "Kde si bol, keď som kládol základy zeme?"(Jób 38:4).

Tí, ktorí sa zaoberajú nepísanou históriou, zbierajú informácie v súčasnosti a snažia sa tak rekonštruovať minulosť. Zároveň je úroveň požiadaviek na dôkazy oveľa nižšia ako v empirických vedách, akými sú fyzika, chémia, molekulárna biológia, fyziológia atď.

William ( Williams), špecialista na premenu rádioaktívnych prvkov v životnom prostredí, identifikoval 17 nedostatkov v metódach izotopového datovania (výsledky tohto datovania viedli k vydaniu troch veľmi slušných prác, ktoré umožnili určiť vek Zeme približne na 4,6 miliardy rokov).12 John Woodmorappe ostro kritizuje tieto metódy datovania8 a odhaľuje stovky mýtov, ktoré sú s nimi spojené. Presvedčivo tvrdí, že tých pár „dobrých“ výsledkov, ktoré zostali po odfiltrovaní „zlých“ údajov, možno ľahko vysvetliť šťastnou zhodou okolností.

"Aký vek preferuješ?"

Dotazníky ponúkané rádioizotopovými laboratóriami sa zvyčajne pýtajú: „Aký by podľa vás mal byť vek tejto vzorky? Ale čo je to za otázku? Nebolo by to potrebné, keby datovacie techniky boli absolútne spoľahlivé a objektívne. Je to pravdepodobne preto, že laboratóriá sú si vedomé prevalencie anomálnych výsledkov, a preto sa snažia zistiť, aké „dobré“ sú údaje, ktoré získavajú.

Testovanie rádiometrických metód datovania

Ak by rádiometrické metódy datovania dokázali skutočne objektívne určiť vek hornín, fungovali by aj v situáciách, keď poznáme presný vek; okrem toho by rôzne metódy priniesli konzistentné výsledky.

Metódy datovania musia vykazovať spoľahlivé výsledky pre objekty známeho veku

Existuje množstvo príkladov, kedy rádiometrické metódy datovania nesprávne stanovili vek hornín (tento vek bol vopred presne známy). Jedným z takýchto príkladov je draslíkovo-argónové datovanie piatich andezitových lávových prúdov z Mount Ngauruhoe na Novom Zélande. Hoci bolo známe, že láva tiekla raz v roku 1949, trikrát v roku 1954 a ešte raz v roku 1975, „stanovené veky“ sa pohybovali od 0,27 do 3,5 milióna rokov.

Rovnaká retrospektívna metóda viedla k nasledujúcemu vysvetleniu: keď hornina stvrdla, zostal v nej „extra“ argón v dôsledku magmy (roztavenej horniny). Svetská vedecká literatúra poskytuje množstvo príkladov toho, ako nadbytok argónu vedie k „miliónov rokov navyše“ pri datovaní hornín známeho historického veku.14 Zdá sa, že zdrojom nadbytočného argónu je vrchný zemský plášť, ktorý sa nachádza tesne pod zemskou kôrou. To je celkom v súlade s teóriou „mladej Zeme“ - argón mal príliš málo času, jednoducho nemal čas na uvoľnenie. Ale ak prebytok argónu viedol k takým do očí bijúcim chybám pri datovaní hornín slávny veku, prečo by sme mali dôverovať rovnakej metóde pri datovaní hornín, ktorých vek neznámy?!

Iné metódy – najmä použitie izochrón – zahŕňajú rôzne hypotézy o počiatočných podmienkach; Vedci sú však čoraz viac presvedčení, že aj takéto „spoľahlivé“ metódy vedú k „zlým“ výsledkom. Aj tu je výber údajov založený na predpoklade výskumníka o veku konkrétneho plemena.

Dr Steve Austin (Steve Austin), geológ, odobral vzorky bazaltu zo spodných vrstiev Grand Canyonu az lávových prúdov na okraji kaňonu.17 Podľa evolučnej logiky by mal byť čadič na okraji kaňonu o miliardu rokov mladší ako čadič v hĺbke. Štandardné laboratórny rozbor izotopy využívajúce rubídium-stronciové izochronové datovanie ukázali, že relatívne nedávny prúd lávy po 270 miliónoch rokov staršíčadič z hlbín Grand Canyonu – čo je, samozrejme, absolútne nemožné!

Metodologické problémy

Pôvodne bol Libbyho nápad založený na nasledujúcich hypotézach:

1. 14C sa tvorí v horných vrstvách atmosféry pod vplyvom kozmického žiarenia, potom sa zmiešava v atmosfére a stáva sa súčasťou oxidu uhličitého. Navyše, percento 14C v atmosfére je konštantné a nezávisí od času alebo miesta, napriek heterogenite samotnej atmosféry a rozpadu izotopov.
2. Rýchlosť rádioaktívneho rozpadu je konštantná, meraná polčasom rozpadu 5568 rokov (predpokladá sa, že počas tejto doby sa polovica izotopov 14C premení na 14N).
3. Živočíšne a rastlinné organizmy vytvárajú svoje telá z oxidu uhličitého extrahovaného z atmosféry a živé bunky obsahujú rovnaké percento izotopu 14C, ktorý sa nachádza v atmosfére.
4. Po smrti organizmu jeho bunky opustia cyklus metabolizmu uhlíka, ale atómy izotopu 14C sa naďalej transformujú na atómy stabilného izotopu 12C podľa exponenciálneho zákona rádioaktívneho rozpadu, ktorý nám umožňuje vypočítať čas, ktorý uplynul. od smrti organizmu. Tento čas sa nazýva „rádiokarbónový vek“ (alebo skrátene „vek RU“).

Táto teória, keď sa nahromadil materiál, začala mať protipríklady: analýza nedávno zosnulých organizmov niekedy udáva veľmi starý vek, alebo naopak, vzorka obsahuje také obrovské množstvo izotopu, že výpočty dávajú negatívny vek RU. Niektoré zjavne staroveké predmety mali mladý vek RU (takéto artefakty boli vyhlásené za neskoré falzifikáty). V dôsledku toho sa ukázalo, že vek RU sa nie vždy zhoduje so skutočným vekom v prípadoch, keď je možné skutočný vek overiť. Takéto skutočnosti vedú k dôvodným pochybnostiam v prípadoch, keď sa röntgenová metóda používa na datovanie organických predmetov neznámeho veku a röntgenové datovanie nie je možné overiť. Prípady chybného určenia veku vysvetľujú nasledujúce známe nedostatky Libbyho teórie (tieto a ďalšie faktory rozoberá kniha M. M. Postnikova „Kritická štúdia chronológie starovekého sveta, v 3 zväzkoch“, - M.: Kraft+Lean, 2000, v zväzku 1, s. 311-318, napísané v roku 1978):

1. Variabilita v percentách 14C v atmosfére. Obsah 14C závisí od kozmického faktora (intenzita slnečného žiarenia) a pozemského faktora (vstup „starého“ uhlíka do atmosféry v dôsledku spaľovania a rozpadu dávnej organickej hmoty, vzniku nových zdrojov rádioaktivity, resp. kolísanie magnetického poľa Zeme). Zmena tohto parametra o 20% znamená chybu vo veku RU takmer 2 000 rokov.
2. Rovnomerné rozloženie 14C v atmosfére nebolo dokázané. Rýchlosť atmosférického miešania nevylučuje možnosť významných rozdielov v obsahu 14C v rôznych geografických oblastiach.
3. Rýchlosť rádioaktívneho rozpadu izotopov nemusí byť presne určená. Takže od čias Libby sa polčas rozpadu 14C podľa oficiálnych referenčných kníh „zmenil“ o sto rokov, to znamená o niekoľko percent (to zodpovedá zmene veku RU jedného a pol sto rokov). Predpokladá sa, že hodnota polčasu významne (v rámci niekoľkých percent) závisí od experimentov, v ktorých sa stanovuje.
4. Izotopy uhlíka nie sú úplne ekvivalentné , bunkové membrány môžu ich používať selektívne: niektorí absorbujú 14C, niektorí sa mu naopak vyhýbajú. Keďže percento 14C je zanedbateľné (jeden atóm 14C na 10 miliárd atómov 12C), aj malá izotopová selektivita bunky má za následok veľkú zmenu veku RU (10% fluktuácia vedie k chybe približne 600 rokov) .
5. Po smrti organizmu nemusia jeho tkanivá nevyhnutne opustiť metabolizmus uhlíka , podieľajúcich sa na procesoch rozkladu a difúzie.
6. Obsah 14C položky nemusí byť jednotný. Od Libbyho čias sa rádiouhlíkoví fyzici stali veľmi presnými pri určovaní obsahu izotopov vo vzorke; Dokonca tvrdia, že sú schopní spočítať jednotlivé atómy izotopu. Samozrejme, takýto výpočet je možný len pre malú vzorku, no v tomto prípade vyvstáva otázka – ako presne táto malá vzorka reprezentuje celý objekt? Aký jednotný je obsah izotopov v ňom? Koniec koncov, chyby niekoľkých percent vedú k storočným zmenám vo veku RU.

Zhrnutie
Rádiokarbónové datovanie sa vyvíja vedecká metóda. Vedci však v každej fáze jeho vývoja bezpodmienečne podporovali jeho celkovú spoľahlivosť a odmlčali sa až po odhalení závažných chýb v odhadoch alebo v samotnom spôsobe analýzy. Chyby by nemali byť prekvapujúce vzhľadom na množstvo premenných, ktoré musí vedec vziať do úvahy: kolísanie atmosféry, žiarenie pozadia, rast baktérií, znečistenie a ľudská chyba.

Ako súčasť reprezentatívneho archeologického prieskumu zostáva rádiokarbónové datovanie mimoriadne dôležité; len ho treba umiestniť do kultúrnej a historickej perspektívy. Má vedec právo odmietnuť protichodné archeologické dôkazy len preto, že jeho uhlíkové datovanie naznačuje iný vek? Je to nebezpečné? V skutočnosti mnohí egyptológovia podporili Libbyho návrh, že chronológia Starej ríše bola nesprávna, pretože bola „vedecky dokázaná“. Libby sa skutočne mýlila.

Rádiokarbónové datovanie je užitočné ako doplnok k iným údajom a v tom je jeho sila. Kým však nepríde deň, keď budú všetky premenné pod kontrolou a všetky chyby budú odstránené, rádiokarbónové datovanie nebude mať na archeologických náleziskách posledné slovo.
zdrojov
Kapitola z knihy K. Ham, D. Sarfati, K. Wieland, ed. D. Batten
Graham Hancock: . M., 2006. Pp. 692-707.

12. mája 2013

Všetko, čo k nám zostúpilo z pohanstva, je zahalené hustou hmlou; patrí do intervalu záťaže, ktorý nevieme zmerať. Vieme, že je staršia ako kresťanstvo, ale o dva roky, dvesto rokov alebo celé tisícročie – tu môžeme len hádať. Rasmus Nierup, 1806.

Mnohí z nás sú veda vystrašená. Rádiokarbónové datovanie, ako jeden z výsledkov rozvoja jadrovej fyziky, je príkladom takéhoto javu. Táto metóda má dôležité dôsledky pre rôzne a nezávislé vedecké disciplíny, ako je hydrológia, geológia, veda o atmosfére a archeológia. Pochopenie princípov rádiokarbónového datovania však nechávame na vedeckých odborníkov a slepo prijímame ich závery z rešpektu k presnosti ich vybavenia a obdivu k ich inteligencii.

V skutočnosti sú princípy rádiokarbónového datovania úžasne jednoduché a ľahko dostupné. Navyše myšlienka uhlíkového datovania ako „presnej vedy“ je zavádzajúca a v skutočnosti len málo vedcov zastáva tento názor. Problémom je, že predstavitelia mnohých odborov, ktorí používajú rádiokarbónové datovanie na chronologické účely, nerozumejú jeho podstate a účelu. Pozrime sa na to.

Princípy rádiokarbónového datovania

William Frank Libby a členovia jeho tímu vyvinuli princípy rádiokarbónového datovania v 50. rokoch minulého storočia. V roku 1960 bola ich práca dokončená a v decembri toho istého roku bola Libby nominovaná na Nobelovu cenu za chémiu. Jeden z vedcov zapojených do jeho nominácie poznamenal:

„Zriedka sa stalo, že jeden objav v oblasti chémie mal taký vplyv na rôzne oblasti ľudského poznania. Len veľmi zriedkavo vzbudil jediný objav taký široký záujem.“

Libby zistil, že nestabilný rádioaktívny izotop uhlíka (C14) sa rozpadá predvídateľnou rýchlosťou na stabilné izotopy uhlíka (C12 a C13). Všetky tri izotopy sa prirodzene vyskytujú v atmosfére v nasledujúcich pomeroch; C12 – 98,89 %, C13 – 1,11 % a C14 – 0,0000000010 %.

Stabilné izotopy uhlíka C12 a C13 vznikli spolu so všetkými ostatnými atómami, ktoré tvoria našu planétu, teda veľmi, veľmi dávno. Izotop C14 vzniká v mikroskopických množstvách v dôsledku každodenného bombardovania slnečnej atmosféry kozmickým žiarením. Keď sa kozmické žiarenie zrazí s určitými atómami, zničí ich, v dôsledku čoho sa neutróny týchto atómov uvoľnia v zemskej atmosfére.

Izotop C14 sa vytvorí, keď sa jeden z týchto voľných neutrónov spojí s jadrom atómu dusíka. Rádiokarbón je teda „Frankensteinov izotop“, zliatina rôznych chemických prvkov. Potom atómy C14, ktoré sa tvoria konštantnou rýchlosťou, podliehajú oxidácii a prenikajú do biosféry prostredníctvom procesu fotosyntézy a prirodzeného potravinového reťazca.

V organizmoch všetkých živých bytostí sa pomer izotopov C12 a C14 rovná atmosférickému pomeru týchto izotopov v ich geografickej oblasti a je udržiavaný rýchlosťou ich metabolizmu. Po smrti však organizmy prestanú hromadiť uhlík a správanie izotopu C14 sa od tohto bodu stáva zaujímavým. Libby zistila, že polčas rozpadu C14 bol 5568 rokov; Po ďalších 5568 rokoch sa polovica zostávajúcich atómov izotopu rozpadne.

Pretože počiatočný pomer izotopov C12 k C14 je geologická konštanta, vek vzorky možno určiť meraním množstva zvyškového izotopu C14. Napríklad, ak je vo vzorke prítomné nejaké počiatočné množstvo C14, potom je dátum smrti organizmu určený dvoma polčasmi (5568 + 5568), čo zodpovedá veku 10 146 rokov.

Toto je základný princíp rádiokarbónového datovania ako archeologického nástroja. Rádiokarbón sa absorbuje do biosféry; smrťou organizmu sa prestáva hromadiť a rozkladá sa určitou rýchlosťou, ktorú možno merať.

Inými slovami, pomer C14/C12 postupne klesá. Získame tak „hodiny“, ktoré začínajú tikať od okamihu smrti živej bytosti. Tieto hodiny očividne fungujú iba na mŕtvych telách, ktoré boli kedysi živými bytosťami. Nedajú sa napríklad použiť na určenie veku vulkanických hornín.

Rýchlosť rozpadu C 14 je taká, že polovica tejto látky sa premení späť na N 14 v priebehu 5730 ± 40 rokov. Toto je takzvaný „polčas rozpadu“. Po dvoch polčasoch rozpadu, teda 11 460 rokoch, z pôvodnej sumy zostane len štvrtina. Ak je teda pomer C14/C12 vo vzorke štvrtinový v porovnaní s modernými živými organizmami, vzorka má teoreticky 11 460 rokov. Rádiokarbónovou metódou je teoreticky nemožné určiť vek predmetov starších ako 50 000 rokov. Rádiokarbónové datovanie preto nemôže ukázať vek miliónov rokov. Ak vzorka obsahuje C14, znamená to už jej vek menej miliónov rokov.

Všetko však nie je také jednoduché. Po prvé, rastliny horšie absorbujú oxid uhličitý obsahujúci C14. V dôsledku toho sa v nich hromadí menej, ako sa očakávalo, a preto sa pri testovaní javia staršie, než v skutočnosti sú. Okrem toho rôzne rastliny asimilujú C14 rôznymi spôsobmi a aj na to by sa malo prihliadať. 2

Po druhé, pomer C 14 / C 12 v atmosfére nebol vždy konštantný - napríklad klesal s nástupom priemyselnej éry, keď v dôsledku spaľovania obrovského množstva organického paliva došlo k vyčerpaniu množstva oxidu uhličitého. v C 14 bol prepustený. V súlade s tým sa organizmy, ktoré zomreli počas tohto obdobia, javia staršie podľa rádiokarbónového datovania. Potom došlo k zvýšeniu C14O2 spojenému s nadzemnými jadrovými testami v 50. rokoch 20. storočia, 3 čo spôsobilo, že organizmy, ktoré zomreli počas tohto obdobia, vyzerali mladšie, než v skutočnosti boli.

Merania obsahu C14 v predmetoch, ktorých vek presne určili historici (napríklad obilie v hroboch označujúce dátum pochovania), umožňujú odhadnúť hladinu C14 v vtedajšej atmosfére a čiastočne tak „opraviť“. pokrok“ rádiouhlíkových „hodin“. V súlade s tým môže rádiouhlíkové datovanie vykonané s prihliadnutím na historické údaje poskytnúť veľmi plodné výsledky. Avšak aj v tomto „historickom prostredí“ archeológovia nepovažujú dátumy získané rádiouhlíkovou metódou za absolútne, kvôli častým anomáliám. Viac sa spoliehajú na metódy datovania spojené s historickými záznamami.

Mimo historických údajov nie je možné „nastavenie“ „hodiny“ od 14

V laboratóriu

Vzhľadom na všetky tieto nevyvrátiteľné fakty je mimoriadne zvláštne vidieť v časopise Radiocarbon (ktorý zverejňuje výsledky rádiokarbónových štúdií po celom svete) nasledujúce vyhlásenie:

„Šesť renomovaných laboratórií vykonalo 18 vekových analýz dreva zo Shelfordu v Cheshire. Odhady sa pohybujú od 26 200 do 60 000 rokov (pred súčasnosťou), s rozsahom 34 600 rokov.“

Tu je ďalší fakt: Hoci teória rádiokarbónového datovania znie presvedčivo, keď sa jej princípy aplikujú na laboratórne vzorky, do hry vstupuje ľudský faktor. To vedie k chybám, niekedy veľmi závažným. Okrem toho sú laboratórne vzorky kontaminované žiarením pozadia, ktoré mení zvyškovú hladinu C14, ktorá sa meria.

Ako zdôraznil Renfrew v roku 1973 a Taylor v roku 1986, rádiokarbónové datovanie sa opiera o množstvo nepodložených predpokladov, ktoré urobil Libby počas vývoja svojej teórie. Napríklad v posledných rokoch sa veľa diskutovalo o predpokladanom polčase rozpadu C14 5 568 rokov. Dnes sa väčšina vedcov zhoduje, že Libby sa mýlila a že polčas rozpadu C14 je v skutočnosti asi 5 730 rokov. Rozdiel 162 rokov sa stáva významným pri datovaní vzoriek spred tisícok rokov.

Spolu s Nobelovou cenou za chémiu však Libby plne dôverovala svojmu novému systému. Jeho rádiokarbónové datovanie archeologických vzoriek zo starovekého Egypta už bolo datované, pretože starí Egypťania si dávali pozor na ich chronológiu. Žiaľ, rádiouhlíková analýza ukázala príliš nízky vek, v niektorých prípadoch o 800 rokov mladší ako podľa historickej kroniky. Ale Libby dospela k prekvapivému záveru:

"Rozdelenie údajov ukazuje, že staroveké egyptské historické dátumy pred začiatkom druhého tisícročia pred Kristom sú príliš vysoké a môžu byť o 500 rokov staršie ako skutočné dátumy na začiatku tretieho tisícročia pred Kristom."

Ide o klasický prípad vedeckej domýšľavosti a slepého, takmer náboženského presvedčenia o nadradenosti vedeckých metód nad archeologickými. Libby sa mýlil, rádiokarbónové datovanie ho zlyhalo. Tento problém je teraz vyriešený, ale samozvaná povesť uhlíkového datovania stále prevyšuje jeho spoľahlivosť.

Môj výskum ukazuje, že existujú dva vážne problémy s rádiokarbónovým datovaním, ktoré môžu aj dnes viesť k veľkým nedorozumeniam. Sú to (1) kontaminácia vzoriek a (2) zmeny atmosférických hladín C14 počas geologických epoch.

Rádiokarbónové datovacie štandardy. Hodnota normy prijatá pri výpočte veku rádioaktívneho uhlíka vzorky priamo ovplyvňuje výslednú hodnotu. Na základe výsledkov podrobnej analýzy publikovanej literatúry sa zistilo, že pri rádiokarbonovom datovaní bolo použitých niekoľko štandardov. Najznámejšie z nich sú Andersonov štandard (12,5 dpm/g), Libbyho štandard (15,3 dpm/g) a moderný štandard (13,56 dpm/g).

Rande s faraónovou loďou. Drevo lode faraóna Sesostrisa III. bolo datované rádiokarbónom na základe troch noriem. Pri datovaní dreva v roku 1949 sa na základe normy (12,5 dpm/g) získal rádiouhlíkový vek 3700 +/- 50 rokov BP. Libby neskôr datovala drevo na základe štandardu (15,3 dpm/g). Rádiokarbónový vek sa nezmenil. V roku 1955 Libby prehodnotila drevo lode na základe normy (15,3 dpm/g) a dosiahla vek rádioaktívneho uhlíka 3621 +/- 180 rokov BP. Pri datovaní dreva lode v roku 1970 bola použitá norma (13,56 dpm/g). Rádiokarbónový vek zostal takmer nezmenený a dosiahol 3640 rokov BP. Faktické údaje, ktoré poskytujeme o datovaní faraónovej lode, je možné skontrolovať pomocou príslušných odkazov na vedecké publikácie.

Problém s cenou. Získanie prakticky rovnakého rádiokarbónového veku dreva faraónovej lode: 3621-3700 rokov BP na základe použitia troch štandardov, ktorých hodnoty sa výrazne líšia, je fyzicky nemožné. Použitie štandardu (15,3 dpm/g) automaticky zvyšuje vek datovanej vzorky o 998 rokov, v porovnaní so štandardom (13,56 dpm/g), a o 1668 rokov, v porovnaní so štandardom (12,5 dpm/g). Z tejto situácie sú len dve východiská. Uznanie, že:

Pri datovaní dreva člna faraóna Sesostrisa III. sa manipulovalo s normami (drevo bolo na rozdiel od deklarácií datované na základe rovnakého štandardu);

Čarovná loď faraóna Sesostrisa III.

Záver. Podstata uvažovaných javov, nazývaných manipulácie, je vyjadrená jedným slovom – falšovanie.

Po smrti zostáva obsah C12 konštantný a obsah C14 klesá

Znečistenie vzorky

Mary Levine vysvetľuje:

"Kontaminácia je prítomnosť organického materiálu cudzieho pôvodu vo vzorke, ktorý nebol vytvorený s materiálom vzorky."

Mnohé fotografie z raného obdobia rádiokarbónového datovania ukazujú vedcov, ako fajčia cigarety pri zbere alebo spracovaní vzoriek. Nie príliš múdri od nich! Ako upozorňuje Renfrew, „kvapnite štipku popola na vaše vzorky, keď sa pripravujú na analýzu, a získate rádiouhlíkový vek tabaku, z ktorého bola vaša cigareta vyrobená.“

Aj keď sa dnes takáto metodologická nekompetentnosť považuje za neprijateľnú, archeologické vzorky stále trpia kontamináciou. Známe typy znečistenia a spôsoby ich kontroly sú diskutované v článku Taylora (1987). Kontaminanty rozdeľuje do štyroch hlavných kategórií: 1) fyzikálne odstrániteľné, 2) rozpustné v kyselinách, 3) rozpustné v zásadách, 4) rozpustné v rozpúšťadle. Všetky tieto kontaminanty, ak nie sú odstránené, výrazne ovplyvňujú laboratórne stanovenie veku vzorky.

H. E. Gove, jeden z vynálezcov metódy hmotnostnej spektrometrie s urýchľovačom (AMS), rádiokarbónové datovanie Turínskeho plátna. Dospel k záveru, že textilné vlákna použité na výrobu plášťa pochádzajú z roku 1325.

Hoci sú si Gove a jeho kolegovia celkom istí pravosťou svojho odhodlania, mnohí z pochopiteľných dôvodov považujú vek Turínskeho plátna za oveľa úctyhodnejší. Gove a jeho spoločníci poskytli všetkým kritikom primeranú odpoveď, a ak by som si mal vybrať, odvážil by som sa povedať, že vedecké datovanie Turínskeho plátna je s najväčšou pravdepodobnosťou presné. V každom prípade však búrka kritiky, ktorá sa spustila na tento konkrétny projekt, ukazuje, aká nákladná môže byť chyba uhlíkového datovania a ako podozrievaví niektorí vedci k tejto metóde.

Tvrdilo sa, že vzorky mohli byť kontaminované mladším organickým uhlíkom; metódy čistenia mohli vynechať stopy moderných nečistôt. Poznamenáva to Robert Hedges z Oxfordskej univerzity

"malú systematickú chybu nemožno úplne vylúčiť."

Zaujímalo by ma, či by nazval nezrovnalosť v dátumoch získaných rôznymi laboratóriami na vzorke dreva Shelford „malou systematickou chybou“? Nezdá sa, že sme opäť raz oklamaní vedeckou rétorikou, aby sme verili, že existujúce metódy sú dokonalé?

Leoncio Garza-Valdez tento názor v súvislosti s datovaním Turínskeho plátna určite zastáva. Všetky staré tkanivá sú v dôsledku bakteriálnej aktivity pokryté bioplastickým filmom, ktorý podľa Garza-Valdeza mätie rádiokarbónový analyzátor. V skutočnosti môže mať Turínsky plátno 2000 rokov, pretože jeho rádiokarbónové datovanie nemožno považovať za definitívne. Je potrebný ďalší výskum. Je zaujímavé poznamenať, že Gove (hoci nesúhlasí s Garzom-Valdezom) súhlasí s tým, že takáto kritika si vyžaduje nový výskum.

Rádiokarbónový cyklus (14C) v atmosfére, hydrosfére a biosfére Zeme

Úroveň C14 v zemskej atmosfére

Podľa Libbyho „princípu simultánnosti“ je hladina C14 v ktorejkoľvek geografickej oblasti konštantná počas celej geologickej histórie. Tento predpoklad bol životne dôležitý pre spoľahlivosť rádiokarbónového datovania v jeho ranom vývoji. Na spoľahlivé meranie zvyškových hladín C14 skutočne potrebujete vedieť, koľko tohto izotopu bolo prítomné v tele v čase smrti. Ale tento predpoklad je podľa Renfrewa nesprávny:

"Teraz je však známe, že proporčný pomer rádioaktívneho uhlíka k bežnému C12 nezostal v priebehu času konštantný a že pred rokom 1000 pred Kristom sú odchýlky také veľké, že dátumy rádioaktívneho uhlíka sa môžu výrazne líšiť od skutočnosti."

Dendrologické štúdie (štúdium letokruhov) presvedčivo ukazujú, že hladina C14 v zemskej atmosfére podliehala za posledných 8000 rokov výrazným výkyvom. To znamená, že Libby zvolil falošnú konštantu a jeho výskum bol založený na chybných predpokladoch.

Borovica Colorado, rastúca v juhozápadných oblastiach Spojených štátov, môže mať niekoľko tisíc rokov. Niektoré dodnes živé stromy sa narodili pred 4000 rokmi. Navyše, pomocou guľatiny zozbieranej z miest, kde tieto stromy rástli, je možné predĺžiť rekord letokruhov o ďalších 4000 rokov. Medzi ďalšie dlhoveké stromy užitočné pre dendrologický výskum patrí dub a kalifornská sekvoja.

Ako viete, každý rok vyrastie nový rastový krúžok na reze živého kmeňa stromu. Počítaním rastových krúžkov môžete zistiť vek stromu. Je logické predpokladať, že hladina C14 v 6000-ročnom letokruhu by bola podobná hladine C14 v modernej atmosfére. Ale to nie je pravda.

Napríklad analýza letokruhov ukázala, že hladina C14 v zemskej atmosfére pred 6000 rokmi bola výrazne vyššia ako teraz. V súlade s tým sa zistilo, že rádiouhlíkové vzorky datované do tohto veku sú na základe dendrologickej analýzy výrazne mladšie, ako v skutočnosti boli. Vďaka práci Hansa Suisse boli zostavené korekčné grafy úrovne C14, aby sa kompenzovali jej výkyvy v atmosfére v rôznych časových obdobiach. To však výrazne znížilo spoľahlivosť rádiokarbónového datovania vzoriek starších ako 8000 rokov. Údaje o obsahu rádioaktívneho uhlíka v atmosfére pred týmto dátumom jednoducho nemáme.

Hmotnostný spektrometer urýchľovača na University of Arizona (Tucson, Arizona, USA) vyrobený spoločnosťou National Electrostatics Corporation: a – schéma, b – ovládací panel a C¯ iónový zdroj, c – urýchľovacia nádrž, d – detektor izotopov uhlíka. Foto J.S. Burra

O inštaláciách.

"Zlé" výsledky?

Keď sa stanovený „vek“ líši od toho, čo sa očakávalo, výskumníci rýchlo nájdu dôvod na vyhlásenie výsledku datovania za neplatný. Široká prevalencia tohto posteriórneho dôkazu ukazuje, že rádiometrické datovanie má vážne problémy. Woodmorappe uvádza stovky príkladov trikov, ku ktorým sa výskumníci uchyľujú, keď sa snažia vysvetliť „nevhodné“ vekové hodnoty.

Vedci teda zrevidovali vek fosílnych pozostatkov Australopithecus ramidus. 9 Väčšina vzoriek čadiča, ktoré sú najbližšie k vrstvám, v ktorých sa tieto fosílie našli, má argón-argónový vek približne 23 miliónov rokov. Autori sa rozhodli, že toto číslo je "príliš vysoké" na základe ich chápania miesta fosílií v globálnej evolučnej schéme. Pozreli sa na čadič, ktorý sa nachádzal ďaleko od fosílií, a výberom 17 z 26 vzoriek dospeli k prijateľnému maximálnemu veku 4,4 milióna rokov. Zvyšných deväť vzoriek opäť vykazovalo oveľa vyšší vek, ale experimentátori usúdili, že záležitosť bola spôsobená kontamináciou horniny a tieto údaje zamietli. Rádiometrické datovacie metódy sú teda výrazne ovplyvnené dominantným svetonázorom „dlhých epoch“ vo vedeckých kruhoch.

Podobný príbeh je spojený s určením veku lebky primátov (táto lebka je známa ako exemplár KNM-ER 1470). 10, 11 Pôvodne bol získaný výsledok 212–230 miliónov rokov, ktorý na základe fosílií, sa zistilo, že je nesprávny („v tom čase tu neboli žiadni ľudia“), a potom sa pokúsili určiť vek sopečných hornín v tejto oblasti. O niekoľko rokov neskôr, po zverejnení niekoľkých rôznych výsledkov výskumu, sa „zhodli“ na čísle 2,9 milióna rokov (aj keď tieto štúdie zahŕňali aj oddelenie „dobrých“ výsledkov od „zlých“ – ako v prípade tzv. Australopithecus ramidus).

Na základe predpojatých predstáv o ľudskej evolúcii sa výskumníci nedokázali vyrovnať s myšlienkou, že lebka 1470 "tak starý." Po štúdiu fosílií ošípaných v Afrike antropológovia ľahko uverili, že ide o lebku 1470 v skutočnosti oveľa mladší. Potom, čo sa vedecká komunita utvrdila v tomto stanovisku, ďalšie štúdie hornín ešte viac znížili rádiometrický vek tejto lebky - na 1,9 milióna rokov - a opäť sa našli údaje, ktoré „potvrdili“ ďalšíčíslo. Toto je „rádiometrická zoznamovacia hra“...

Netvrdíme, že evolucionisti sa sprisahali, aby prispôsobili všetky údaje tomu, čo je pre nich najvhodnejšie. Samozrejme, bežne to tak nie je. Problém je iný: všetky pozorovacie údaje musia zodpovedať dominantnej paradigme vo vede. Táto paradigma – alebo skôr viera v milióny rokov vývoja od molekuly k človeku – je tak pevne zakorenená v mysli, že si ju nikto nedovolí spochybniť; naopak, hovoria o „fakte“ evolúcie. To je podľa tejto paradigmy musieť vyhovuje úplne všetkým postrehom. Výsledkom je, že výskumníci, ktorí sa verejnosti javia ako „objektívni a nezaujatí vedci“, si nevedome vyberajú pozorovania, ktoré sú v súlade s vierou v evolúciu.

Nesmieme zabúdať, že minulosť je neprístupná bežnému experimentálnemu výskumu (séria experimentov realizovaných v súčasnosti). Vedci nemôžu experimentovať s udalosťami, ktoré sa kedysi stali. Nemeria sa vek hornín – merajú sa koncentrácie izotopov, ktoré sa dajú merať s vysokou presnosťou. Ale „vek“ sa určuje s prihliadnutím na predpoklady o minulosti, ktoré nemožno dokázať.

Vždy si musíme pamätať na Božie slová Jóbovi: "Kde si bol, keď som kládol základy zeme?"(Jób 38:4).

Tí, ktorí sa zaoberajú nepísanou históriou, zbierajú informácie v súčasnosti a snažia sa tak rekonštruovať minulosť. Zároveň je úroveň požiadaviek na dôkazy oveľa nižšia ako v empirických vedách, akými sú fyzika, chémia, molekulárna biológia, fyziológia atď.

William ( Williams), špecialista na premeny rádioaktívnych prvkov v životnom prostredí, identifikoval 17 nedostatkov v metódach izotopového datovania (na základe výsledkov tohto datovania boli publikované tri veľmi úctyhodné práce, ktoré umožnili určiť vek Zeme na približne 4,6 miliardy rokov). 12 John Woodmorappe ostro kritizuje tieto metódy datovania 8 a vyvracia stovky mýtov, ktoré sú s nimi spojené. Presvedčivo tvrdí, že tých pár „dobrých“ výsledkov, ktoré zostali po odfiltrovaní „zlých“ údajov, možno ľahko vysvetliť šťastnou zhodou okolností.

"Aký vek preferuješ?"

Dotazníky ponúkané rádioizotopovými laboratóriami sa zvyčajne pýtajú: „Aký by podľa vás mal byť vek tejto vzorky? Ale čo je to za otázku? Nebolo by to potrebné, keby datovacie techniky boli absolútne spoľahlivé a objektívne. Je to pravdepodobne preto, že laboratóriá sú si vedomé prevalencie anomálnych výsledkov, a preto sa snažia zistiť, aké „dobré“ sú údaje, ktoré získavajú.

Testovanie rádiometrických metód datovania

Ak by rádiometrické metódy datovania dokázali skutočne objektívne určiť vek hornín, fungovali by aj v situáciách, keď poznáme presný vek; okrem toho by rôzne metódy priniesli konzistentné výsledky.

Metódy datovania musia vykazovať spoľahlivé výsledky pre objekty známeho veku

Existuje množstvo príkladov, kedy rádiometrické metódy datovania nesprávne stanovili vek hornín (tento vek bol vopred presne známy). Jedným z takýchto príkladov je draslíkovo-argónové datovanie piatich andezitových lávových prúdov z Mount Ngauruhoe na Novom Zélande. Hoci bolo známe, že láva tiekla raz v roku 1949, trikrát v roku 1954 a ešte raz v roku 1975, „stanovené veky“ sa pohybovali od 0,27 do 3,5 milióna rokov.

Rovnaká retrospektívna metóda viedla k nasledujúcemu vysvetleniu: keď hornina stvrdla, zostal v nej „extra“ argón v dôsledku magmy (roztavenej horniny). Svetská vedecká literatúra poskytuje mnoho príkladov toho, ako nadbytok argónu vedie k „miliónov rokov navyše“ pri datovaní hornín známeho historického veku. 14 Zdá sa, že zdrojom prebytočného argónu je vrchná časť zemského plášťa, ktorá sa nachádza priamo pod zemskou kôrou. To je celkom v súlade s teóriou „mladej Zeme“ - argón mal príliš málo času, jednoducho nemal čas na uvoľnenie. Ale ak prebytok argónu viedol k takým do očí bijúcim chybám pri datovaní hornín slávny veku, prečo by sme mali dôverovať rovnakej metóde pri datovaní hornín, ktorých vek neznámy?!

Iné metódy – najmä použitie izochrón – zahŕňajú rôzne hypotézy o počiatočných podmienkach; Vedci sú však čoraz viac presvedčení, že aj takéto „spoľahlivé“ metódy vedú k „zlým“ výsledkom. Aj tu je výber údajov založený na predpoklade výskumníka o veku konkrétneho plemena.

Dr Steve Austin (Steve Austin), geológ, odobral vzorky čadiča zo spodných vrstiev Grand Canyonu az lávových prúdov na okraji kaňonu. 17 Podľa evolučnej logiky by mal byť čadič na okraji kaňonu o miliardu rokov mladší ako čadič z hlbín. Štandardná laboratórna izotopová analýza pomocou izochrónneho datovania rubídium-stroncium ukázala, že lávový prúd bol relatívne nedávny pred 270 miliónmi rokov. staršíčadič z hlbín Grand Canyonu – čo je, samozrejme, absolútne nemožné!

Metodologické problémy

Pôvodne bol Libbyho nápad založený na nasledujúcich hypotézach:

1. 14C sa tvorí v horných vrstvách atmosféry pod vplyvom kozmického žiarenia, potom sa zmiešava v atmosfére a stáva sa súčasťou oxidu uhličitého. Navyše, percento 14C v atmosfére je konštantné a nezávisí od času alebo miesta, napriek heterogenite samotnej atmosféry a rozpadu izotopov.
2. Rýchlosť rádioaktívneho rozpadu je konštantná, meraná polčasom rozpadu 5568 rokov (predpokladá sa, že počas tejto doby sa polovica izotopov 14C premení na 14N).
3. Živočíšne a rastlinné organizmy vytvárajú svoje telá z oxidu uhličitého extrahovaného z atmosféry a živé bunky obsahujú rovnaké percento izotopu 14C, ktorý sa nachádza v atmosfére.
4. Po smrti organizmu jeho bunky opustia cyklus metabolizmu uhlíka, ale atómy izotopu 14C sa naďalej transformujú na atómy stabilného izotopu 12C podľa exponenciálneho zákona rádioaktívneho rozpadu, ktorý nám umožňuje vypočítať čas, ktorý uplynul. od smrti organizmu. Tento čas sa nazýva „rádiokarbónový vek“ (alebo skrátene „vek RU“).

Táto teória, keď sa nahromadil materiál, začala mať protipríklady: analýza nedávno zosnulých organizmov niekedy udáva veľmi starý vek, alebo naopak, vzorka obsahuje také obrovské množstvo izotopu, že výpočty dávajú negatívny vek RU. Niektoré zjavne staroveké predmety mali mladý vek RU (takéto artefakty boli vyhlásené za neskoré falzifikáty). V dôsledku toho sa ukázalo, že vek RU sa nie vždy zhoduje so skutočným vekom v prípadoch, keď je možné skutočný vek overiť. Takéto skutočnosti vedú k dôvodným pochybnostiam v prípadoch, keď sa röntgenová metóda používa na datovanie organických predmetov neznámeho veku a röntgenové datovanie nie je možné overiť. Prípady chybného určenia veku vysvetľujú nasledujúce známe nedostatky Libbyho teórie (tieto a ďalšie faktory rozoberá kniha M. M. Postnikova „Kritická štúdia chronológie starovekého sveta, v 3 zväzkoch“, - M.: Kraft+Lean, 2000, v zväzku 1, s. 311-318, napísané v roku 1978):

1. Variabilita percenta 14C v atmosfére. Obsah 14C závisí od kozmického faktora (intenzita slnečného žiarenia) a pozemského faktora (vstup „starého“ uhlíka do atmosféry v dôsledku spaľovania a rozpadu dávnej organickej hmoty, vzniku nových zdrojov rádioaktivity, resp. kolísanie magnetického poľa Zeme). Zmena tohto parametra o 20% znamená chybu vo veku RU takmer 2 000 rokov.
2. Rovnomerné rozloženie 14C v atmosfére nebolo dokázané. Rýchlosť atmosférického miešania nevylučuje možnosť významných rozdielov v obsahu 14C v rôznych geografických oblastiach.
3. Rýchlosť rádioaktívneho rozpadu izotopov nemusí byť určená úplne presne. Takže od čias Libby sa polčas rozpadu 14C podľa oficiálnych referenčných kníh „zmenil“ o sto rokov, to znamená o niekoľko percent (to zodpovedá zmene veku RU jedného a pol sto rokov). Predpokladá sa, že hodnota polčasu významne (v rámci niekoľkých percent) závisí od experimentov, v ktorých sa stanovuje.
4. Izotopy uhlíka nie sú úplne ekvivalentné, bunkové membrány ich môžu využívať selektívne: niektoré 14C absorbujú, niektoré sa mu naopak vyhýbajú. Keďže percento 14C je zanedbateľné (jeden atóm 14C na 10 miliárd atómov 12C), aj malá izotopová selektivita bunky má za následok veľkú zmenu veku RU (10% fluktuácia vedie k chybe približne 600 rokov) .
5. Po smrti organizmu nemusia jeho tkanivá nevyhnutne opustiť metabolizmus uhlíka, podieľajúcich sa na procesoch rozkladu a difúzie.
6. Obsah 14C položky nemusí byť jednotný. Od Libbyho čias sa rádiouhlíkoví fyzici stali veľmi presnými pri určovaní obsahu izotopov vo vzorke; Dokonca tvrdia, že sú schopní spočítať jednotlivé atómy izotopu. Samozrejme, takýto výpočet je možný len pre malú vzorku, no v tomto prípade vyvstáva otázka – ako presne táto malá vzorka reprezentuje celý objekt? Aký jednotný je obsah izotopov v ňom? Koniec koncov, chyby niekoľkých percent vedú k storočným zmenám vo veku RU.

Zhrnutie

Rádiokarbónové datovanie je rozvíjajúca sa vedecká metóda. Vedci však v každej fáze jeho vývoja bezpodmienečne podporovali jeho celkovú spoľahlivosť a odmlčali sa až po odhalení závažných chýb v odhadoch alebo v samotnom spôsobe analýzy. Chyby by nemali byť prekvapujúce vzhľadom na množstvo premenných, ktoré musí vedec vziať do úvahy: kolísanie atmosféry, žiarenie pozadia, rast baktérií, znečistenie a ľudská chyba.

Ako súčasť reprezentatívneho archeologického prieskumu zostáva rádiokarbónové datovanie mimoriadne dôležité; len ho treba umiestniť do kultúrnej a historickej perspektívy. Má vedec právo odmietnuť protichodné archeologické dôkazy len preto, že jeho uhlíkové datovanie naznačuje iný vek? Je to nebezpečné? V skutočnosti mnohí egyptológovia podporili Libbyho návrh, že chronológia Starej ríše bola nesprávna, pretože bola „vedecky dokázaná“. Libby sa skutočne mýlila.

Rádiokarbónové datovanie je užitočné ako doplnok k iným údajom a v tom je jeho sila. Kým však nepríde deň, keď budú všetky premenné pod kontrolou a všetky chyby budú odstránené, rádiokarbónové datovanie nebude mať na archeologických náleziskách posledné slovo.
zdroje Kapitola z knihy K. Ham, D. Sarfati, K. Wieland, ed. D. Batten „KNIHA ODPOVEDÍ: ROZŠÍRENÁ A AKTUALIZOVANÁ“
Graham Hancock: Stopy bohov. M., 2006. Pp. 692-707.

Vrátane vyššie opísaných dôvodov, záhady „vyskakujú“ a vznikajú. Pôvodný článok je na webe InfoGlaz.rf Odkaz na článok, z ktorého bola vytvorená táto kópia -

Téma metód datovania je jednou z najdôležitejších v paleoantropológii, pretože pochopenie Kľúčové body antropogenéza.

V dnešnom rozhovore si povieme niečo o najznámejšej metóde absolútneho datovania – rádiouhlíkovej analýze.

Bulat Faridovič Khasanov, výskumník Inštitútu ekológie a evolúcie pomenovaný po. A. N. Severtsov RAS.

Kedy sa prvýkrát použilo rádiokarbónové datovanie?

Boli získané prvé rádiouhlíkové dátumy Willard Libby(Willard Libby) v roku 1949 na University of Chicago. Treba zdôrazniť, že sa to podarilo vďaka dlhoročnému úsiliu pomerne veľkého tímu pracujúceho pod vedením W. Libbyho v rôznych oblastiach vedy. Možnosť premeny atmosférického dusíka pri bombardovaní neutrónmi na izotop uhlíka 14C bola teda teoreticky predpovedaná už v polovici 30. rokov 20. storočia. Takáto reakcia sa uskutočnila v laboratórnych podmienkach v roku 1940, približne v rovnakom čase boli v horných vrstvách atmosféry zaznamenané neutróny vznikajúce pod vplyvom kozmického žiarenia. Už začiatkom štyridsiatych rokov 20. storočia bol teda sformulovaný jeden zo základných princípov rádiokarbónového datovania - 14C vzniká vo vyšších vrstvách atmosféry pod vplyvom kozmického žiarenia. Ďalšiu prácu v tomto smere prerušila druhá svetová vojna, počas ktorej sa W. Libby zúčastnil na projekte Manhattan. Po vojne sa meral polčas rozpadu rádiokarbónu a vyvinuli sa metódy na určenie jeho aktivity v rastlinných a živočíšnych tkanivách. Faktom je, že pomer 14C k ostatným izotopom uhlíka v atmosfére je len jeden z 1012 atómov. V súlade s tým je aktivita spôsobená rádioaktívnym uhlíkom tiež veľmi nízka. Takže Nobelova cena za chémiu, udelená W. Libbymu v roku 1960, sa stala prejavom uznania jeho úspechov pri riešení veľmi širokého spektra teoretických a technických problémov spojených s metódou rádiokarbónového datovania.

Bola táto metóda od uvedenia do praxe výrazne vylepšená?

Vylepšenia metódy sa dotkli najmä dvoch jej zložiek. Najprv sa vypočítal vek najskorších vzoriek na základe predpokladu konštantnej koncentrácie 14 C v atmosfére. Sám W. Libby si bol, povedzme, dobre vedomý nestálosti tohto predpokladu. Predmetom prvého rádiouhlíkového datovania boli okrem iného staroegyptské artefakty, ktorých vek bol určený archeologickými metódami. Materiály pochádzajúce zo Starej ríše boli systematicky mladšie, ako sa očakávalo. Pri mladších vzorkách sa takýto nesúlad nepozoroval. To podnietilo globálnu vedeckú komunitu začať rozsiahle štúdie zmien koncentrácií 14 C v atmosfére. Na tento účel sa uskutočnili početné vysoko presné merania obsahu rádioaktívneho uhlíka v dreve, ktorého vek bol predtým určený dendrochronologickou metódou. Stromy vhodné na takýto výskum boli nájdené v niekoľkých regiónoch zemegule. Na juhozápade USA túto úlohu zohrali známe borovice štetinovité, najdlhšie žijúce stromy na našej planéte. V západnej a strednej Európe sa študovalo drevo z dubov pochovaných v riečnych a močiarnych sedimentoch. Táto práca začala v 60. rokoch 20. storočia a pokračovala takmer 30 rokov. Jeho výsledky umožnili rekonštruovať dynamiku obsahu rádioaktívneho uhlíka v atmosfére za posledných 12 tisíc rokov a tiež ukázali, že tieto zmeny na zemeguli prebiehali synchrónne. Teraz možno údaje o obsahu 14 C v atmosfére použiť na korekciu rádiokarbónových vekov pomocou počítačových programov, ktoré sú voľne dostupné na internete. Okrem toho je takáto korekcia potrebná na porovnanie výsledkov rádiokarbónového datovania s dátumami získanými inými metódami. Pre staršie vzorky sa používajú podobné údaje získané z meraní obsahu 14 C v koraloch, ktorých vek bol stanovený tórium-uránovou metódou.

Okrem toho sa dosiahol významný pokrok v meraní obsahu rádioaktívneho uhlíka v analyzovaných vzorkách. Ako bolo uvedené vyššie, rádioaktivita aj moderných rastlín a živočíchov spôsobená 14C je veľmi nízka. Rádiokarbón sa tvorí v atmosfére rýchlosťou len 7,5 kg za rok. Len malá časť je obsiahnutá v molekulách živých organizmov. Od okamihu, keď zviera alebo rastlina zomrie, koncentrácia 14 C začne klesať podľa exponenciálneho zákona: každých 5730 rokov sa stane polovičnou. Preto je meranie rádiokarbónovej aktivity materiálov, ktorých vek ešte treba určiť, zložitou technickou výzvou. Sám W. Libby používal upravený Geigerov počítač, neskôr boli vyvinuté scintilačné a proporcionálne čítače pre kvapaliny a plyny, resp. Všetky tieto nástroje vyžadujú pomerne veľké veľkosti vzoriek., čo prirodzene zužuje škálu materiálov dostupných na zoznamovanie.

Existuje však zásadne odlišná trieda prístrojov, ktoré priamo merajú množstvo daného izotopu vo vzorke a vo vzorke podstatne menšej veľkosti. Takéto zariadenia sa nazývajú hmotnostné spektrometre. V nich sa atómy analyzovanej vzorky premieňajú na ióny, ktorých dráha v magnetickom poli závisí od pomeru ich hmotnosti a náboja. Bohužiaľ nie je možné priamo zmerať množstvo 14 C pomocou hmotnostného spektrometra, pretože ionizáciou vzorky vznikajú fragmenty molekúl (12 CH 2, 13 CH) s rovnakou hmotnosťou a ich počet je desaťtisíckrát väčší. než obsah rádioaktívneho uhlíka. Aby sa týchto nežiaducich izobár zbavili, lúč iónov sa urýchľuje v urýchľovači a smeruje k špeciálnemu cieľu, na ktorý sa rozpadávajú fragmenty molekúl. Myšlienka spojenia hmotnostného spektrometra s urýchľovačom bola vyjadrená už v 70-tych rokoch 20. storočia, no jej realizácia bola spojená s veľkými technickými ťažkosťami, ktoré boli prekonané pomerne nedávno. V súčasnosti je po celom svete vyrobených niekoľko desiatok hmotnostných spektrometrov urýchľovačov používaných na rádiokarbónové datovanie.

Aké sú najznámejšie dátumy získané pomocou rádiokarbónového datovania?

Asi najznámejší Turínske plátno. Je všeobecne známe, že datovanie sa uskutočnilo pomocou hmotnostných spektrometrov s urýchľovačom v troch známych laboratóriách (v Oxforde, Zürichu a Tucsone), ktoré dosiahli podobné výsledky: s 95% pravdepodobnosťou bol materiál plášťa vyrobený v rozmedzí rokov 1260 až 1390. Oveľa menej známe je, že spolu so vzorkami plátna boli v laboratóriách analyzované aj ďalšie tri vzorky tkaniva (plášť Ľudovíta IX. vyrobený v rokoch 1240 až 1270 n. l., egyptský pohrebný rubáš, utkaný okolo roku 1100 n. l. a látka ktorá zabalila egyptskú múmiu pochádzajúcu približne z roku 200 nášho letopočtu). Vo všetkých troch prípadoch sa datovanie získané v laboratóriách zhodovalo s pôvodnými údajmi.

Medzi najznámejšie artefakty, ktorých vek bol určený rádiokarbónovým datovaním, patria Kumránske zvitky a niekoľko raných rukopisov Koránu. Vo všetkých týchto prípadoch datovanie potvrdilo pravosť dokumentov.

Získal veľkú slávu Tirolský ľadový muž alebo Ötzi(?tzi), múmia objavená v ľadovci v severnom Taliansku v roku 1991. Dokonalé uchovanie múmie umožnilo množstvo výskumov týkajúcich sa antropologických a historických otázok. Rádiokarbónové datovanie ukázalo, že Ötzi žil v rokoch 3300 - 3000 pred Kristom. e. Všimnite si, že v permafrostu na Sibíri a Aljaške bolo nájdených niekoľko takmer úplných múmií mamutov, bizónov, koní a dokonca aj jeden gopher. Všetky tieto nálezy sa okamžite stali objektom komplexného štúdia zoológov, botanikov, genetikov a samozrejme špecialistov v oblasti rádiokarbónového datovania.

Dôležité je uviesť príklad iného druhu, keď predmetom datovania nie je individuálny artefakt alebo ojedinelý nález, ale rozsiahla udalosť. Išlo o erupciu sopky na ostrove Terra alebo Santorini. Je možné, že ozveny tejto erupcie sa dostali do Biblie pod rúškom egyptských rán. Tradične sa táto udalosť datuje do roku 1500 pred Kristom. e. Analýza početných (viac ako 150) rádiokarbónových dát rôznych materiálov z východného Stredomoria spojených so stopami erupcie a ňou spôsobenej cunami, vrátane olivovej ratolesti zasypanej priamo popolom, posúva dátum o viac ako sto rokov dozadu. pred rokmi, do konca 17. storočia pred Kristom. e.

Aké sú hlavné obmedzenia rádiokarbónového datovania? Aké ťažkosti sú spojené s jeho užívaním a aké sú spôsoby, ako ich prekonať?

Hlavné obmedzenia metódy sú spôsobené pôvodom datovaných materiálov a časovým rozsahom, v ktorom funguje. Akákoľvek rádiometrická metóda určovania veku funguje ako hodiny. Predstavte si, že naťahujete mechanické hodinky, od tej chvíle až do konca naťahovania budú ukazovať správny čas. V prípade rádiokarbónového datovania potrebujeme materiál, ktorý si na nejaký čas vymieňa uhlík s okolím. Je potrebné, aby po určitom bode táto výmena ustala, potom prirodzený rozpad 14 C bude meradlom času, ktorý uplynul od zastavenia výmeny. Všetky živé organizmy sú ideálne prispôsobené týmto podmienkam: až do okamihu smrti v nich koncentrácia rádioaktívneho uhlíka zodpovedá koncentrácii tohto izotopu v atmosfére. Potom sa výmena zastaví a hodiny začnú bežať. Rádiokarbónové datovanie teda určuje čas smrti organizmu, a to je tiež jedno z obmedzení metódy – predstavte si artefakt vyrobený z niečoho rastlinného (napríklad tkaniva alebo dreva) alebo živočíšneho (povedzme kosti) pôvodu a odovzdávané z generácie na generáciu. Rádiokarbónové datovanie ukáže čas úhynu rastliny alebo živočícha a nie čas postavenia pamätníka, v ktorom sa tento artefakt našiel! Túto vlastnosť metódy dobre chápu znalci umenia, pre ktorých datovanie dosky alebo plátna neslúži ako konečné potvrdenie pravosti ikony či maľby.

Okrem predmetov organický svet na rádiouhlíkové datovanie možno použiť len niekoľko dosť exotických materiálov. Napríklad nehasené vápno (CaO) bolo široko používané pri stavbe domov a pevností. V kombinácii s vodou a atmosférickým oxidom uhličitým sa mení na uhličitan vápenatý, ktorý pevne drží kamene pohromade. V tomto prípade sa výmena s atmosférickým oxidom uhličitým po vytvrdnutí malty zastaví, čo umožňuje určiť čas výstavby danej konštrukcie.

Čo sa týka časového rozsahu, „navíjanie“ rádiometrických hodín končí po 13 polčasoch rozpadu daného izotopu, čo je v prípade rádiouhlíkovej metódy asi 70 tisíc rokov. Treba poznamenať, že bez ohľadu na to, ako sa meria obsah 14 C, pre vzorky mladšie ako 300 rokov bude neistota merania dosť veľká, takže v takýchto prípadoch sa táto metóda vo všeobecnosti nepoužíva. Výnimkou sú vzorky pochádzajúce z druhej polovice 20. storočia. V dôsledku zeme jadrové testy obsah 14 C v atmosfére sa takmer zdvojnásobil. To vám umožní rozlíšiť, povedzme, víno alebo whisky z roku 1963 od ich mladších kolegov.

Čo sa týka ťažkostí metódy v súčasnej fáze jej vývoja, jedna z hlavných súvisí s datovanie zvyškov morských organizmov. Faktom je, že oceán je obrovskou zásobárňou oxidu uhličitého, ktorý sa s atmosférou vymieňa pomerne pomaly. Z tohto dôvodu obsahuje morská voda moderný oxid uhličitý aj plyn, ktorý sa tam dostal pred tisíckami rokov. Preto všetky organizmy žijúce v oceáne majú takpovediac pomyselný vek. Modelovanie procesov výmeny plynov medzi oceánom a atmosférou predpovedá, že tento pomyselný vek by mal byť 400 rokov. Rôznorodosť miestnych podmienok (rozloženie hĺbky, prúdové charakteristiky atď.) však niekedy vedie k významným zmenám tejto hodnoty. Napríklad organizmy žijúce v Beringovom mori sú približne o 700 rokov staršie ako ich skutočný vek. Táto problematika sa v súčasnosti aktívne skúma a dá sa predpokladať, že o niekoľko rokov budeme môcť zaviesť príslušné novely.

Pokračovanie nabudúce...

Rádiokarbónovú (RC) metódu datovania vynašiel americký chemik Willard Libby v roku 1946; v roku 1960 sa Libby stala laureátom Nobelovej ceny za chémiu za zdôvodnenie tejto metódy a jej aplikácie. Metóda RU pozostáva z merania percenta izotopu rádioaktívneho uhlíka C14 v organickej hmote a na tomto základe sa vypočíta vek organickej hmoty. Pôvodne bol Libbyho nápad založený na nasledujúcom

hypotézy:

1. C14 sa tvorí v horných vrstvách atmosféry pod vplyvom kozmického žiarenia, potom sa v atmosfére mieša a stáva sa súčasťou oxidu uhličitého. Predpokladalo sa, že percento C14 v atmosfére je konštantné a nezávisí od času a miesta, napriek heterogenite samotnej atmosféry a rozpadu izotopov.
2. Rýchlosť rádioaktívneho rozpadu je konštantná hodnota, meraná polčasom rozpadu 5568 rokov (predpokladá sa, že počas tejto doby sa polovica izotopov C14 zmení na C12).
3. Živočíšne a rastlinné organizmy stavajú svoje telá z oxidu uhličitého extrahovaného z atmosféry a zároveň živé bunky obsahujú rovnaké percento izotopu C14, aké je v atmosfére.
4. Po smrti organizmu opúšťajú jeho bunky cyklus metabolizmu uhlíka, preto sa izotopy uhlíka C14 podľa exponenciálneho zákona rádioaktívneho rozpadu premenia na stabilný izotop C12. To nám umožňuje vypočítať čas, ktorý uplynul od smrti tela. Tento čas sa nazýva „rádiouhlíkový vek“.

Táto teória, keď sa nahromadil materiál, začala mať protipríklady: nedávno zosnulé organizmy sa zrazu ukázali ako veľmi staré, alebo naopak, mohli obsahovať také obrovské množstvo izotopu, že dostali negatívny vek RU. Niektoré zjavne staroveké predmety mali mladý vek RU (takéto artefakty boli vyhlásené za neskoré falzifikáty). V dôsledku toho sa ukázalo, že vek RU sa nie vždy zhoduje so skutočným vekom v prípade, keď je možné skutočný vek overiť. Metóda RU sa však používa hlavne na datovanie organických objektov neznámeho veku, preto tieto dátumy nemusia mať nezávislé overenie. Výsledné paradoxy možno vysvetliť nasledujúcimi nedostatkami Libbyho teórie (tieto a ďalšie faktory sú analyzované v knihe M. M. Postnikova „Kritická štúdia chronológie starovekého sveta, v 3 zväzkoch“, M.: Kraft+Lean, 2000, v zväzku 1, s. 311-318, napísané v roku 1978):

1) Nekonzistentnosť, nerovnomernosť percenta C14 v atmosfére, jeho heterogénne rozloženie. Obsah C14 závisí od kozmického faktora (intenzita slnečného žiarenia) a pozemského faktora (vstup „starého“ uhlíka do atmosféry v dôsledku spaľovania alebo rozpadu dávnej organickej hmoty, vznik nových zdrojov rádioaktivity, kolísanie magnetického poľa Zeme). Zmena tohto parametra o 20% znamená chybu vo veku RU takmer 2 000 rokov.
2) Rýchlosť rádioaktívneho rozpadu izotopov nie je konštantná - skutočne od čias Libby sa polčas rozpadu C14 podľa oficiálnych referenčných kníh „zmenil“ o sto rokov, teda o niekoľko percent ( to zodpovedá zmene veku RU o jeden a pol sto rokov). Hodnota tohto obdobia zrejme výrazne (v rámci niekoľkých percent) závisí od experimentov, v ktorých sa zisťuje. A možno to závisí od niektorých vonkajšie podmienky, polia a sily.
3) Izotopy uhlíka nie sú úplne chemicky ekvivalentné, a preto ich bunkové membrány môžu využívať selektívne: niektoré absorbujú C14, niektoré sa mu naopak vyhýbajú. Keďže percento C14 je zanedbateľné (jeden atóm C14 na 10 miliárd atómov C12), aj malá izotopová selektivita bunky povedie k veľkej zmene veku RU (10% fluktuácia vedie k chybe asi 600 rokov) .
4) Po smrti organizmu jeho tkanivá neopúšťajú metabolizmus uhlíka a zúčastňujú sa procesov rozkladu a difúzie.

Od Libbyho čias boli rádiouhlíkoví fyzici schopní veľmi presne určiť obsah izotopov vo vzorke, dokonca tvrdili, že vedia spočítať jednotlivé atómy izotopu. Samozrejme, takýto výpočet je možný len pre malú vzorku organického tkaniva, no v tomto prípade vyvstáva otázka – ako presne táto malá vzorka reprezentuje celý objekt? Aký jednotný je obsah izotopov v ňom? Koniec koncov, chyby vo výške niekoľkých percent vedú k storočným zmenám vo veku RU.

Kalibračná stupnica C14.

Uznávajúc výraznú variabilitu obsahu C14 v atmosfére, rádiouhlíkoví fyzici, počnúc okolo 70. rokov, začali budovať tzv. „kalibračné stupnice“ izotopu C14: z distribúcie izotopu v prstencoch dlhovekých stromov (tisícročné americké sekvoje) sa extrapoloval obsah izotopu v atmosfére za posledných niekoľko tisíc rokov. Takáto stupnica má určitý význam pre región, kde bola zostavená, ale jej prenos do iných regiónov, na iné kontinenty je neopodstatnený a s najväčšou pravdepodobnosťou chybný.
Pokusy skonštruovať podobné stupnice pre stromy s krátkou životnosťou v Európe vyvolávajú iný problém: ukazuje sa, že stupnica RU je viazaná na dendroškálu regiónu, zostavenú, ako je uvedené vyššie, ešte menej spoľahlivo. V dôsledku toho sa ukazuje, že stupnica RU je naviazaná na svojvoľnú a chybnú dendroškálu a tá je odôvodnená odkazom na dohodu so stupnicou RU: a slepý vedie slepého. Ruskí archeológovia z kolčinskej školy radi opakujú tieto druhy argumentov.
Kalibračná stupnica C14 má výrazné rozdiely vo svojich hodnotách. To viedlo k tomu, že teraz, aby mohli určiť vek RU, potrebujú rádiokarbónoví datovatelia poznať interval vyhľadávania pre požadovaný dátum, pretože požadované hodnoty Množstvo izotopov možno teraz lokalizovať počas všetkých historických tisícročí. Tento interval je prevzatý z a priori pokynov tradičných historikov: historici uvádzajú podozrivé storočie – rádiokarbónové datovanie poskytuje historikom „presný“ dátum, v iných storočiach by dátumy boli iné. Proces získavania ďalších datovaní na tom istom materiáli ilustroval A.M. Tyurin<2>.

Všetky tieto inovácie metódy RU sa snažia odstrániť vplyv faktora 1) od predchádzajúcich a ostatné nemožno brať do úvahy. Základom je, že rádiouhlíkové datovanie nie je o nič spoľahlivejšie ani vedeckejšie ako datovanie očami, ale používa sa na vytvorenie dojmu, že tradičná chronológia vytvorená stredovekými astrológmi a teológmi je vedecká. Niekedy dokonca počujete vyhlásenia historikov, že staroveké mince boli datované metódou RU! Ale aj keby tieto mince boli liatinové a obsahovali dostatočné množstvo uhlíka, potom by RU datovanie muselo ukazovať nie čas výroby mince, ale vek rudy (mnohé stovky tisíc rokov). Človek by si mal myslieť, že mnohé odkazy na randenie RU sú rovnakým podvodom vedeckého sveta.

Literatúra
1. Postnikov M.M. „Kritická štúdia chronológie starovekého sveta, v 3 zväzkoch, 1978,“ M.: Kraft + Lean, 2000, zväzok 1, s. 311-318.
2. Články A.M. Tyurin v Almanachu NH č. 3:

Vedci zmerali obsah uhlíka-14 v stromoch rastúcich v južnom Jordánsku, určili ich vek a výsledné dátumy porovnali so štandardnou stupnicou metódy. V dôsledku toho zistili nezrovnalosti v priemere 19 rokov. Relatívne malá nepresnosť však môže mať významný vplyv na raný biblický archeologický výskum a paleoekologické rekonštrukcie. Výsledky sú prezentované v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.

Rádiokarbónové datovanie je jednou z hlavných metód datovania rastlín a archeologických objektov obsahujúcich organický materiál. Vedci ho používajú už dlho, preto boli teraz pre severnú a južnú pologuľu vyvinuté štandardné váhy, ktoré sa nazývajú kalibračné krivky. Predstavujú závislosť kalendárneho a rádiouhlíkového veku. Tieto krivky sú pomerne blízko k priamke, ale odrážajú variácie pomerov izotopov v rôznych časoch.

„Začali sme testovať predpoklady, na ktorých spočíva celá oblasť rádiokarbónového datovania,“ hovorí vedúci autor Stuart Manning z Cornell University v USA. - Z atmosferických meraní za posledných 50 rokov vieme, že obsah izotopov uhlíka sa v priebehu roka mení a tiež chápeme, že v r. rôzne body Na severnej pologuli rastliny často aktívne rastú iný čas. "Chceli sme zistiť, do akej miery sa [presnosť rádiokarbónového datovania] líši v závislosti od skúmanej [geografickej] oblasti a či to môže ovplyvniť archeologické datovanie."

Materiálom pre štúdiu boli stromy rastúce na juhu Jordánska, ktorých vek je vedcom známy. Autori zmerali vek ich letokruhov pomocou rádiokarbónového datovania a zistili posun o 19 rokov v porovnaní so štandardnou kalibračnou krivkou severnej pologule. V dôsledku toho môžu byť podľa vedcov mnohé práce o histórii regiónu, ktorý zahŕňa aj súčasný Izrael, založené na nesprávnych predpokladoch. Napríklad má zmysel dvakrát skontrolovať datovanie raných biblických udalostí, pretože kalibračné krivky používané v mnohých štúdiách jednoducho nie sú vhodné pre túto oblasť.

Autori aplikovali výsledky na niekoľko už predtým publikovaných chronologických tabuliek a zistili, že aj malý posun v datovaní môže viesť k zmene kalendárnych dátumov, s čím treba počítať pri riešení kontroverzných otázok histórie, archeológie a klímy minulosti. „Naša práca by mala byť začiatkom opätovného preskúmania a prehodnotenia časovej osi archeológie a ranej histórie južnej Levanty počas raného biblického obdobia,“ uzatvára Manning.

Páčil sa vám materiál? v „Moje zdroje“ Yandex.News a čítajte nás častejšie.