Числа против лжи

Число нейтронов в минуту, возникающих в земной атмосфере, равно приблизительно 6×10²⁰ нейтронов/мин. с ошибкой плюс-минус 25 процентов [986], с. 139. Таким образом, каждую минуту на Земле возникает от 4,5×10²⁰ до 7,5×10²⁰ нейтронов. Эти нейтроны сталкиваются с атомами атмосферного азота, кислорода и вступают с ним в ядерную реакцию. Считается, что вероятность взаимодействия нейтрона с атомом азота в тысячи раз больше, чем с атомом кислорода [986], с. 139–140. При малых энергиях нейтронов («тепловые нейтроны») превалирует реакция с образованием радиоактивного углерода С¹⁴:

(1) N¹⁴ + n → С¹⁴ + Н¹

Сечение этой реакции составляет около 1,7×10²⁴. См. [986], с. 140. Быстрые нейтроны могут вызывать еще два типа реакций:

(2) N¹⁴ + n → В¹¹ + Не¹

(3) N¹⁴ + n → С¹² + Н¹

Однако по сравнению с сечением реакции (1) их сечения очень малы. А при реакции (3) образуется тритий Н³, который распадается с периодом полураспада 12,5 лет, превращаясь в стабильный изотоп гелия Не³. Считается, что скорость образования трития Н¹ составляется 1 % от скорости образования С¹⁴.

М.Дж. Эйткин в своей монографии «Физика и археология» пишет: «Сравнительно небольшое число нейтронов достигает поверхности Земли… и РЕЗОННО ПРЕДПОЛОЖИТЬ (? — А.Ф.), что каждый нейтрон, рождаемый космическими лучами, создает атом радиоуглерода; следовательно, скорость образования нейтронов равна скорости образования радиоуглерода. Это составляет примерно 7,5 кг радиоуглерода в год» [986], с. 104. Радиоуглерод С¹⁴ распадается по формуле:

(4) С¹⁴ → N¹⁴ + β^-

Период полураспада равен примерно 5600 лет, так что 1 % радиоуглерода распадается примерно за 80 лет. Отсюда легко определить, что равновесное количество С¹⁴ на Земле составляет примерно 60 тонн, с ошибкой плюс-минус 25 %, то есть от 45 до 75 тонн.

Образовавшийся радиоуглерод перемешивается в атмосфере, поглощается океанами и усваивается организмами. Сфера распространения углерода называется обменным углеродным резервуаром. Он состоит из атмосферы, биосферы, поверхностных и глубинных океанических вод, рис. 1.73. Числа на этом рисунке обозначают количество углерода в той или иной части обменного резервуара. Содержание углерода в атмосфере принято при этом за 1. Выход углерода из обменного резервуара в результате отложения осадков на дно океана на рис. 1.73 не отражен. «Под радиоуглеродным возрастом подразумевается время, прошедшее с момента выхода объекта из обменного фонда до момента измерения С¹⁴ в образце» [110], с. 32.

Рис. 1.73. Структура обменного углеродного резервуара. Взято из [986], с. 30.

16.3. Гипотезы, лежащие в основе радиоуглеродного метода

Теоретическая идея измерения радиоуглеродного возраста очень проста. Для этого достаточно знать:

1) содержание радиоуглерода в объеме в момент выхода объекта из обменного фонда,

2) точный период полураспада радиоуглерода С¹⁴.

После этого, взяв достаточный объем образца, следует измерить количество радиоуглерода в настоящий момент и простым вычитанием и делением вычислить время, которое прошло с момента выхода объекта из обменного резервуара до момента измерения. Однако на практике эта внешне простая идея встречается со значительными трудностями. Сразу отметим, что любое УМЕНЬШЕНИЕ относительного количества С¹⁴ в силу тех или иных причин приводит к «УДРЕВНЕНИЮ образца».

16.4. Момент выхода объекта из обменного резервуара

Итак, во-первых, что значит «момент выхода объекта из обменного резервуара»? ПЕРВАЯ ГИПОТЕЗА Либби состоит в том, что этот момент совпадает с моментом смерти объекта. Не говоря уже о том, что момент смерти может отличаться от момента, интересующего историков (например, кусок дерева из гробницы фараона может быть срублен значительно раньше времени постройки гробницы), ясно, что отождествление момента выхода объекта из обменного резервуара с моментом смерти верно только «в первом приближении». Дело в том, что после смерти объекта ОБМЕН УГЛЕРОДОМ НЕ ПРЕКРАЩАЕТСЯ. Он лишь замедляется, приобретая другую форму, и это обстоятельство необходимо учитывать. Известны, см. [110], с. 31, по крайней мере, три процесса, протекающие после смерти и приводящие к изменению содержания радиоуглерода в организме:

• гниение органического образца,

• изотопный обмен с посторонним углеродом,

• абсорбция углерода из окружающей среды.