Страница 19 из 63
Но этим методом никто не пытается измерить геологические сроки в миллионы лет. Дело в том, что период полураспада радиоактивного углерода-14 составляет около 5700 лет, а для больших сроков все измерения будут заведомо ненадежны, поскольку малая погрешность в определении концентрации приводит к огромной погрешности в измерении возраста. Лучше всего это видно на приводимом графике зависимости концентрации от времени.
Концентрация распадающегося элемента изменяется по экспоненте и при малых концентрациях график идет очень круто. Малейшее колебание ординаты дает очень сильный разброс по абсциссе. По этой же причине, кстати, сотни миллионов лет исчисляют в основном по урану, а десятки миллионов лет – по калию и аргону, в полном соответствии с соответствующими периодами полураспада.
Углеродный метод основан на том, что под действием солнечного излучения в верхних слоях атмосферы из азота образуется радиактивный изотоп углерода С-14. Химически он ведет себя как обычный углерод и быстро окисляется кислородом воздуха. В составе атмосферы всегда присутствует поэтому какое-то количество углерода-14. В процессе фотосинтеза он, как и обычный углерод-12 попадает в ткани растений, затем, возможно, поедается животными и людьми и всегда остается присутствующим в любых живых тканях.
Когда организм умирает и погребается без доступа воздуха (в окаменелостях) поступление углерода в ткани прекращается, а углерод-14 своим темпом распадается и превращается в обычный углерод. Очевидно, чем меньше концентрация углерода-14 в окаменелости, тем она должна быть древнее. УСЛОВИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ УГЛЕРОДНОГО МЕТОДА. РАВНОВЕСНАЯ МОДЕЛЬ Однако и здесь для достоверного измерения нужна четкая уверенность, что углерода-14 в атмосфере всегда присутствует строго определенная доля, не изменяющаяся за весь датируемый срок.
В природе должно быть строгое равновесие: сколько углерода-14 образуется из азота, — ровно столько же должно распадаться. Если не считать нынешнего радиационного загрязнения среды, логично было бы предполагать, что солнце облучает землю на протяжении последних десятков тысяч лет, когда еще можно применять метод С-14, равномерно и, следовательно, скорость образования углерода-14 постоянна, хотя и это предположение не считается надежным.
А вот скорость его распада прямо пропорциональна его концентрации в данный момент – именно поэтому распад любого элемента протекает по экспоненте (см. рис. 3). Кроме того, для более-менее точного хода углеродных часов необходимо выполнение следующего важного условия: поддержание стабильности углеродного круговорота. В экологически чистой природе такое еще можно себе представить.
Фотосинтезом углерод выводится из атмосферы, гниением и горением умершей биомассы возвращается обратно. И весь этот процесс должен идти равномерно и без больших локальных всплесков по времени. Углерод-14 должен получаться только под действием солнечной радиации и дальше во всем круговороте углерода ничем не отличаться от обычного углерода. Тогда и в растениях, и в воздухе, и в почве будет в среднем одинаковая концентрация углерода-14.
Впрочем, даже для такой девственной природы круговорот углерода строго не поддерживается. Углерод необратимо выводится из круговорота в карбонатные отложения в океанах (ракушки, коралловые рифы, известняки и т.д.). Но поскольку в этом процессе участвует весь углерод независимо от атомного веса, а концентрация С-14 мала по сравнению с С-12, то этим выводом С-14 из игры не радиораспадным путем можно было бы еще пренебречь по сравнению с радиораспадом, по крайней мере в пределах тех сотен и тысяч лет, в которых работают углеродные часы.
В рамках предположений этой равновесной модели углеродные часы должны давать хорошие результаты. Но тут возникает проблема в том, что реальные значения скоростей образования и распада С-14 существенно не совпадают: скорость образования оказывается большей по разным оценкам на 10-30 %. Возникает вопрос: чем это можно объяснить? ГИПОТЕЗА НАКОПЛЕНИЯ С-14 В АТМОСФЕРЕ Среди креационистов до недавнего времени бытовало такое объяснение этому факту.
Равновесие между распадом и образованием углерода еще не достигнуто. Образовывается С-14 с той примерно постоянной скоростью, которую обеспечивает солнечная активность, а распадается со скоростью, пропорциональной имеющейся концентрации. Концентрация эта в первозданной атмосфере могла быть достаточно мала, особенно если земля была защищена водно-паровой оболочкой, но постепенно возрастала вместе со скоростью распада.
Равновесие должно быть практически достигнуто за время около 10-12 тыс. лет [10,13,22]. В первом издании нашей книги приводился расчет времени, которое должно было пройти (в рамках этой модели) с момента начала облучения атмосферы до сегодняшнего соотношения между скоростями образования С-14 и его распада. Получалось около 8 тысяч лет. Кроме того, модель позволяла скорректировать значения возраста, получаемые углеродным методом, в сторону уменьшения.
Преимуществом этой модели являлась не только простота, но и доверие к углеродным часам, ибо мы не выходили за рамки предположений о равновесном характере процессов и о стабильности углеродного круговорота. КРИТИКА РАВНОВЕСНОЙ МОДЕЛИ Но наши результаты и выводы, приводимые в первом издании, оказались слишком изящными, чтобы внушать полное доверие.
Критики из эволюционного лагеря атаковали самые основы равновесной модели, приведя такие аргументы, которые невозможно игнорировать. На самом деле углеродный круговорот на нашей планете существенно разомкнут в продолжение последних трехсот лет в связи с большим выбросом в атмосферу продуктов сжигания углеродного топлива: угля, нефти и газа.
Концентрация углерода в атмосфере возросла с тех пор не менее, чем вдвое и продолжает расти. Углерод, сжигаемый в топках и двигателях, существенно обеднен изотопом-14, хотя и содержит его в заметных количествах. Получается, что доля С-14 в атмосфере должна снижаться по какому-то неизвестному нам закону, а значит и в современных растениях углерода-14 должно быть меньше, что соответствует кажущемуся большему возрасту.
Какова же была доля С-14 во времена, предшествовавшие промышленной революции, – остается загадкой. На этот достаточно длительный экологический процесс накладывается еще независимо от него "всплеск" так называемого "бомбового углерода". В 50-60 е годы ХХ века, как раз когда был открыт углеродный метод, в атмосфере произведено было достаточно много ядерных взрывов, прежде чем они были повсеместно запрещены.
Эти взрывы должны были увеличить концентрацию С-14 в атмосфере, что равнозначно увеличению скорости распада его (хотя и тогда измеряемая скорость образования была почему-то больше скорости распада). Затем избыток углерода должен был выводится из атмосферы не столько путем распада (на который требуются все-таки тысячи лет), а просто путем поглощения земной растительностью и океанами.
Через несколько десятилетий, когда вся эта современная растительность сгорит и сгниет, нераспавшийся углерод-14 будет постепенно возвращаться в атмосферу, ликвидируя последствия "бомбового всплеска". Наконец, необратимое выведение углерода в океанические карбонатные отложения также должно было возрасти в силу всех названных обстоятельств, но оценить потерю углерода-14 в этом процессе также весьма затруднительно.
Если все эти факторы учесть, то придется признать, что мы можем наблюдать лишь существенно неравновесный процесс оборота углерода-14 и потому современные значения его концентрации, скорости образования и распада (равно как и данные 50-летней давности) для самих углеродных часов практически ничего не значат. Чтобы верить углеродным часам, нам нужно восстановить, какова была концентрация С-14 в погребенной окаменелости (
при условии, что она равнялась его концентрации в воздухе). И по современным цифрам мы ничего определенного сказать на эту тему не можем. В довершение всего выяснилось, что некоторые растения, по-видимому, обладают какой-то избирательной способностью по отношению к углероду-14 и не столь легко усваивают его, по сравнению с обычным углеродом.
Итак, если мы будем верить равновесной модели, нам придется ограничить возраст облучаемой земной атмосферы несколькими тысячами лет. Если мы выбрасываем равновесную модель, вместе с нею придется нам выбросить и сами углеродные часы. Мы здесь затрудняемся, какому выходу отдать предпочтение. Просто на наш взгляд не нужно пользоваться двойным стандартом, используя по умолчанию равновесную модель для обоснования углеродной датировки и одновременно оспаривая ее при получении с ее помощью кратких сроков возраста атмосферы.