Диалоги (ноябрь 2003 г.)

Содержание 14C в атмосфере и верхнем слое Мирового океана определяется балансом между его поступлением и распадом. Убывание количества радиоактивных атомов происходит по экспоненциальному закону, и на этот процесс не влияют никакие внешние силы. Однако поступление радиоуглерода в атмосферу и поверхностный слой океана подвержено заметным изменениям. Как же удалось установить их характер и динамику?

Источником этой информации стала дендрохронология, или определение возраста деревьев по кольцам годичного прироста. Метод этот не новый: в практику естественных наук он вошел уже более ста лет назад. Ныне это общепризнанный в мире метод датировки археологических объектов. Его применяют в самых различных странах нашей планеты. Чрезвычайно широк и хронологический охват метода: суммарно до шести-семи тысячелетий вглубь от наших дней для археологических материалов, а для климатологии и того больше: до 10-11!

Метод исходит из наблюдений за стойкими и ритмичными колебаниями в ширине погодичного прироста древесины. Толщина каждого кольца на самых различных деревьях четко отражает ту климатическую ситуацию, которая имела место либо в год формирования конкретного кольца, либо в год, ему предшествующий. Климатические условия проявляются достаточно однородно на огромных территориях, что и явилось основным определяющим фактором в характере колец у бесчисленных древесных стволов той или иной географической области. Благоприятен климат для роста дерева (влажно и жарко), и дерево отреагирует толстым кольцом. Надвигаются критические условия для жизни дерева (сухо и холодно), и годичное кольцо будет тонким, еле заметным на срезе ствола.

При определении взаимного положения на хронологической шкале между собой сопоставляются, конечно же, не сами деревья, но графически выраженные кривые их роста, в основе которых лежат замеры годичных колец. Последовательно шаг за шагом «сцепляя» друг с другом эти кривые прироста, характерные для срубленных в разное время деревьев, дендрологи и смогли в конечном итоге составить великое множество более или менее протяженных дендрохронологических шкал – от нескольких сотен до тысяч лет. Подобные шкалы на начальной стадии их формирования имеют релятивный или относительный характер: исследователи говорят лишь, что дерево А на столько-то лет раньше дерева В, но позже С. Однако если нам известна точная календарная дата рубки хотя бы одного из этих стволов, то все остальные годичные кольца такой шкалы абсолютную дату по сути получают автоматически. Точная дата рубки может стать известной по ряду обстоятельств: либо это многолетнее современное дерево, срубленное в точно зафиксированный год; либо это ствол из точно датированного по письменным документам сооружения (дома, церкви, крепостные башни и т.п.). В последние десятилетия этот метод широко используется для датировки деревянных сооружений и предметов эпохи средневековья. Например, лишь в одной дендрохронологической лаборатории Института археологии Российской Академии наук в Москве со средневековых памятников северной половины Восточной Европы удалось собрать и проанализировать около 20 тысяч образцов дерева (сосна, ель, лиственница). Восточноевропейские памятники весьма разнообразны. Преобладает дерево из трех десятков старинных русских городов, как крупных (Новгород, Псков, Смоленск, Москва, Тверь и др.), так и более мелких (Старая Ладога, Торопец и др.). Из 20 тысяч проанализированных хвойных стволов более чем для 10 тысяч удалось установить абсолютные даты. Общая протяженность полученных дендрошкал – 1382 года: от дня сегодняшнего до 621 года. Но учтем, что эта краткая характеристика касается лишь одной лаборатории. Всего же дендролабораторий в мире теперь уже десятки…

Но уже давно наилучшие образцы для дендрохронологических исследований были обнаружены среди североамериканской флоры, где произрастает секвойя (Sequoiadendrona) – дерево с фантастическим возрастом, до 3000 лет. Однако еще более долголетними (до 4500 и даже 5000 лет) и, конечно же, крайне важными для сопоставлений оказались живые и засохшие деревья, обнаруженные в Белых Горах Калифорнии – остистые сосны или Pinus aristata. На их базе удалось построить шкалу, уходящую от наших дней более чем на 9000 лет. Именно эти деревья и дали необходимую информацию о содержании радиоуглерода в земной атмосфере в прошлом. Все это оказалось особенно важным, если принимать во внимание процесс участия дерева в биосферном обмене 14C. Все годичные кольца, кроме единственного (внешнего, последнего), как бы «мертвые». Каждый год «отмирает» бывшее некогда внешним кольцо и выключается из обмена: в нем начинается распад 14C. Следовательно, анализ этого изотопа во всяком древесном кольце, дата которого надежно известна, стал основой независимой проверки радиоуглеродных датировок.