Как мы стали людьми. Поиски истоков человечества

К наиболее важным методам датирования относятся так называемые радиометрические методы, среди которых самым известным является радиоуглеродный анализ[128]. Он основан на измерении содержания углерода (химического элемента, обозначаемого буквой С) в окаменелых останках или горных породах. Как правило, атомное ядро этого элемента состоит из шести протонов и шести нейтронов, поэтому его обозначают как С₁₂. Однако в земной атмосфере содержится также разновидность (изотоп) углерода с восемью нейтронами вместо шести – С₁₄. Он постоянно образуется в атмосфере за счет воздействия космических лучей. С₁₄, обладающий незначительной радиоактивностью, однако, является нестабильным элементом и с одинаковой скоростью распадается на свои составляющие компоненты. В течение периода своей жизни растения за счет фотосинтеза регулярно поглощают изотоп С₁₄ из содержащегося в воздухе углекислого газа и встраивают его вместе с изотопом С₁₂ в структуру своих тканей. Таким образом, соотношение изотопов С₁₄ и С₁₂ в растениях и травоядных животных всегда остается постоянным. Однако после смерти организма запускаются своего рода атомные часы. В силу того, что «поставка» изотопа С₁₄ после этого прекращается, радиоактивный распад приводит к постепенному снижению его содержания. Этот процесс протекает совершенно равномерно, что позволяет без особых трудностей подсчитать количество времени, прошедшее с момента смерти. Поэтому этот изотоп используют для определения возраста окаменелостей.

Однако у радиоуглеродного анализа есть один недостаток. Из-за сравнительно высокой скорости распада изотопа С₁₄ его количество в окаменелых останках сокращается вдвое каждые 5730 лет. Приблизительно после 50 000 лет его остается настолько мало, что для точной датировки этого уже недостаточно.

По этой причине палеонтологи используют и другие радиометрические методы, ведь им хочется заглянуть значительно дальше в прошлое. Анализ распада урана до тория, например, позволяет датировать окаменелости и горные породы, возраст которых составляет до 500 000 лет. В данном случае преимущество заключается в том, что уран обладает более длительным периодом полураспада. При помощи других методов, например уран-свинцовой или калий-аргоновой датировки, можно определить возраст находок, принадлежащих значительно более древним эпохам. Но не всегда имеется возможность провести радиометрические измерения.

Например, если в останках или в горной породе, в которой они находятся, не содержится нужных элементов, то нужно прибегнуть к другим методам, скажем к уже упомянутой магнитной стратиграфии, то есть к анализу магнитных свойств горной породы. В данном случае определяется направленность крошечных намагниченных частиц породы, которые, словно «окаменелый компас», сохранили информацию о направлении магнитного поля Земли на момент образования горной породы. За счет того, что на протяжении миллионов лет магнитное поле Земли постоянно смещалось и неоднократно даже полностью меняло свою полярность, этот метод позволяет определить промежуток времени, в течение которого образовалась горная порода и содержащиеся в ней окаменелости. Для датировки грекопитека наряду с прочими методами мы применяли и магнитную стратиграфию.

Другие способы основываются на циклических процессах, протекающих через точно известные промежутки времени. Речь идет как о смене дня и ночи или летних и зимних циклов, так и колебаниях солнечного излучения. Из-за воздействия существующих в нашей Солнечной системе гравитационных сил солнечное излучение циклически варьируется в любой точке Земли. В низких и средних широтах этот цикл длится 20 000 лет, в верхних широтах, вблизи полюса, продолжительность цикла увеличивается вдвое. В силу того, что солнечное излучение является значимым фактором, определяющим климатические процессы, естественные изменения климата часто также происходят в циклическом порядке. А эти естественные изменения климата, в свою очередь, сказываются на свойствах горных пород. Например, в теплом климате образуются не такие осадочные отложения, как в холодном. Поэтому свойства горных пород, которые зависят от климатических условий, также можно использовать для определения их возраста.

Итак, в нашем распоряжении имеется весьма широкий спектр различных методов датировки, правильное применение которых позволяет определить возраст находок с погрешностью менее одного процента. Например, событие, произошедшее миллион лет назад, можно датировать с погрешностью в 10 000 лет. Иными словами, события вчерашнего дня можно воссоздать с точностью до четверти часа.

Крошечные следы крупных событий