Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Эти даты получили независимое подтверждение при помощи термолюминесцентных исследований. В нескольких местах пещеры известняк, в природных условиях имеющий бежевый цвет, стал красным после пожара (неизвестно, случайного или намеренного). Как мы уже отмечали, нагревание вещества высвобождает захваченные электроны, обнуляя часы радиационного поражения. Термолюминесценция позволила установить возраст двух образцов, взятых из разных частей пещерного комплекса, и оценить его в 36 900 и 34 300 лет до настоящего времени с погрешностью от 2000 до 3000 лет – но в пределах первого периода «углеродных» дат, полученных выше⁶. Самая древняя из этих дат приходится на период, наступивший через несколько тысячелетий после того, как современный homo sapiens прибыл в Европу.

Недавно начали звучать мнения, согласно которым искусство, зародившееся в Европе, более чем вдвое старше современных оценок и создано не сапиенсами, а неандертальцами. Возраст красных отметин в испанской пещере (далеких от изящных изображений животных в гротах Шове и Ласко) составляет 65 000 лет. Однако некоторые авторы поставили под сомнение как артефакты, так и датировку⁷.

Недавние открытия, совершенные на индонезийском острове Сулавеси, затмили даже европейские рисунки, в древности которых не было никаких сомнений. Хотя возраст пигментов не устанавливали напрямую, убедительнейший метод радиоизотопного датирования позволяет определить нижнюю границу возраста рисунков благодаря изучению природных минеральных отложений, скопившихся на поверхности произведения искусства после его завершения⁸.

В этом нам помогают спелеотемы (от греческого spelaion [ «пещера»] и thema [ «отложение»]) – это собирательное название сталагмитов, сталактитов и натеков, которые медленно накапливаются по мере того, как вода просачивается в пещеру, унося с собой растворенные минералы на пути через вышележащую почву и горные породы. Как и сама пещера, образования состоят в основном из CaCO₃, но содержат и множество других микроэлементов. В частности, в капающей воде регулярно присутствует легкорастворимый Уран, а вот Тория в ней нет.

Как мы уже отмечали, все изотопы Урана радиоактивны, и конечный итог их ряда распада – свинец. Но одновременно они также производят Торий (²³⁰Th), для которого характерен довольно долгий период полураспада (75 500 лет), поэтому можно ожидать, что часть этого промежуточного продукта распада будет присутствовать в веществе спелеотема. Ряд распада выглядит так:

Учитывая их короткий период полураспада,²³⁴

Th и ²³⁴Pa практически отсутствуют в образце образований, но соотношения ²³⁴U и ²³⁰Th к ²³⁸U дают прямую информацию о том, когда образовался натек.

Как и при проведении любых подобных измерений (мы это уже поняли), важно учитывать возможные отклонения. Например, если в слое породы обнаружится некоторое количество ²³⁰Th – от занесенной ветром пыли, частички которой столкнулись с затвердевающими спелеотемами, – то возраст, который мы получим, будет слишком древним, поскольку избыток

²³⁰Th предполагает, что распад ²³⁸U длился дольше. К счастью, здесь есть и «противоядие» – мы можем измерить соотношение ²³⁰Th к ²³²Th. Период полураспада ²³²Th в три раза превышает возраст Земли, так что первичный Торий все еще существует в коре планеты, однако из-за постоянного поступления ²³⁰

Th в результате распада Урана соотношение ²³⁰Th к ²³²Th на поверхности составляет около 0,835. Поэтому в спелеотеме с более значительным соотношением ²³⁰Th к ²³²Th большая часть тория должна возникать в результате распада Урана – если соотношение больше 20, на загрязнение приходится самое большее 0,825/20, или 4 %. В спелеотемах, образцы которых мы получили с Сулавеси, это соотношение было еще больше: от 29 до 369, что указывает на незначительное загрязнение.

Есть еще один повод для беспокойства: возможность того, что ²³⁸U и/или ²³⁴U могли вымыться из спелеотема уже после его образования. В таком случае установленный возраст также оказался бы слишком древним, ведь мы бы недооценили количество Урана, присутствующего в образце. Поскольку подобному выщелачиванию наиболее подвержен внешний слой породы, может случиться так, что самый внешний слой покажется самым старым, хотя на самом деле, если учесть постепенное наслоение капающей минерализованной воды, он должен быть самым молодым. Исследователи проверили это, взяв пять срезов спелеотема снаружи внутрь (самый внутренний слой был ближе всего к пигментам), и возраст неизменно увеличивался по мере продвижения внутрь, как и следовало ожидать от нормального накопления натеков.