Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом - Дэвид Хелфанд Страница 34

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

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

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

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

Возраст Корана

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

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

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

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

Туринская плащаница: исторический обман

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

За последние 125 лет (начиная с первых фотографий Туринской плащаницы, сделанных в 1898 году, на которых изображение более четко просматривалось на негативах) прошло бесчисленное множество научных и не очень научных исследований. Однако наиболее определенный результат, с