Археология и естественнонаучные методы. Сб. статей

В отличие от дендрохронологии датировки по ¹⁴С безусловно доминируют среди материалов ранних эпох, охватывая прежде всего историко-археологические периоды раннего металла, неолита, мезолита, а также верхнего палеолита (рис. 2). Для более позднего времени, к примеру, средневековья его значение, равно как и эффективность, резко снижаются: по своей «разрешающей способности» изотопный метод сильно уступает не только письменным источникам, но и дендрохронологии[13].

Другим отличием ¹⁴С от метода дендрохронологии является способность радиоуглеродного анализа, опираясь на период полураспада данного изотопа, сразу представлять исследователям календарную дату испытуемого образца. Для дендрохронологии, как мы уже знаем, процедура анализа требует первичного и обязательного этапа выявления относительной даты целой группы образцов, а установление календарной даты образцов становится возможным лишь с участием абсолютно датированной дендрошкалы или даже перекрестно сопоставляемых дендрошкал. Вместе с тем воздействие дендрохронологии на степень точности, достоверности, а также характера самих календарных дат по ¹⁴С оказалось столь существенным, что резонно будет начать с изложения именно этого аспекта взаимосвязи обоих методов.

Изотопное время и дендрохронология

Из предшествующих разделов читателю известно, что изначальные определения абсолютных дат по ¹⁴С приводятся ныне всеми лабораториями в так называемом конвенционном[14] значении, исходящем из периода полураспада этого изотопа в 5730 ± 40 лет. Однако сам процесс калибровки значений происходит на базе полураспада, установленного еще Либби и равному 5568 ± 25 лет. В последние годы едва ли не все пользователи радиоуглеродной хронологии отдают предпочтение именно калиброванным датам как более соответствующим исторической реальности.

По своему существу конвенционные даты исходят из постулата о неизменном — в течении десятков тысяч лет — содержании изотопа ¹⁴С в атмосфере Земли. Однако первоначально сформулированная эта базовая аксиома оказалась не вполне достоверной. Прежде всего выяснилось, что реальный возраст образцов в сравнении с «конвенционным» отличается более древними значениями; причем это различие возрастает по мере удревнения того периода, к которому относится образец. Кроме того, динамика содержания ¹⁴С в атмосфере Земли не отвечает линейному (неизменному) характеру: ее функция изобилует пиками и провалами. По всей вероятности, выявленная линия графика отражает ту флуктуацию содержания изотопа в земной атмосфере, которая имела место в ходе реального времени.

Проверка данного постулата о неизменности концентрации ¹⁴С была проведена прежде всего и фактически только на материалах «живой» и ископаемой древесины, то есть на тех образцах, что служили базовой основой многолетних дендрошкал. Причем шкалы эти были связаны не только с материалами из археологических памятников, но также с ископаемыми стволами, обнаруженными вне археологических слоев и положенными в основу дендрошкал для палеоклиматических построений. Поэтому метод калибровки ¹⁴С нередко именуют дендропоправкой к конвенционному определению возраста образца.

Действительно, именно дерево содержит в своих годичных кольцах наиболее содержательную и столь существенную для радиоуглеродной хронологии информацию. Здесь, в древесных кольцах сконцентрирована четкая «летопись» реального содержания и изменчивости концентрации изотопа ¹⁴С в атмосфере Земли. И помимо того, по этим кольцам надежнее всего вести отсчет времени с момента прекращения обмена с атмосферным углеродом изотопа ¹⁴С и началом полураспада этого изотопа. Надежнее всего для целей калибровки послужили, конечно же, те деревья Северной Америки, что отличались многотысячелетним возрастом: секвойя и остистая сосна (рис. 6).

Калиброванные датировки

Результаты калиброванных дат отличаются от конвенционных не только более древним возрастом, но и формой выражения. Фигура распределения значений возраста конвенционной даты проста и соответствует дифференциальной кривой нормального распределения (рис. 15). Фигура распределения значений возраста конвенционной даты намного более сложна и, как правило, отличается многовершинностью: ее вершины чаще всего сопряжены с «зубцами» зигзагов калибровочной кривой (рис. 15 а-d). Весьма нередко значения ее вероятности в пределах одной или двух сигм не укладываются в непрерывный отрезок времени, но как бы дробятся на некоторый ряд его составляющих (рис. 15 b-d).