Где клады зарыты?

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо было произвести физическую и химическую идентификацию монетного металла и серебряных руд различных древних месторождений, то есть определить для каждой конкретной монеты природный источник ее серебра. Задача эта чрезвычайно трудоемкая, но разрешимая. Каким же путем шли физики к ее решению? Прежде всего им пришлось призвать на помощь представителей других профессий — геологов, историков, литературоведов, специализирующихся на текстах античных времен: они должны были подсказать, в каких точках этого региона два с половиной тысячелетия назад добывалось серебро. Затем предстояло серьезно покопаться в рудах указанных месторождений: взять пробы, выяснить их химический состав и сравнить с составом монетного металла. Но чтобы вести эксперименты, нужны реальные монеты, а не каталожные карточки с их описанием. Где же их взять?

К счастью, у Гентера имелись обширные связи среди нумизматов разных стран. С помощью швейцарского коллеги ему удалось раздобыть 118 монет из асьютского клада. С таким «капиталом» вполне можно было браться за дело. А дело предстояло нелегкое: требовалось определить изотопный состав серебра, точнее говоря, узнать, какие изотопы свинца присутствуют в серебре монет. Но при чем здесь свинец? Чтобы читателю стала понятной методика гейдельбергских ученых, сделаем небольшое отступление — не лирическое, а физическое.

Как известно, многие содержавшиеся в земной коре химические элементы претерпевают радиоактивный распад, начавшийся еще в те далекие времена, когда во Вселенной только-только сформировалась наша планета. Но лишь два природных элемента — торий и уран — имеют изотопы, периоды полураспада которых сопоставимы с возрастом Земли. Изотопы торий-232, уран-235 и уран-238, распадаясь вот уже несколько миллиардов лет, превращаются в другие элементы, те, в свою очередь, порождают третьи и т. д. Так образуются целые цепочки — ряды элементов, связанных между собой родственными связями. Родоначальниками этих радиоактивных династий являются торий и уран, а заканчиваются естественные радиоактивные ряды изотопами свинца с различной атомной массой — 206, 207, 208.

Руды каждого месторождения в больших или меньших дозах содержат как изначальные радиоактивные изотопы, так и конечные продукты их распада — изотопы свинца. Неодинакова и скорость превращения одних элементов в другие. Все это накладывает на состав руд своеобразный отпечаток, который, подобно отпечатку пальцев, не имеет в природе полных аналогий. Неповторимое соотношение между количествами радиоактивных изотопов свинца, а также его природного изотопа с атомной массой 204 и дает ученым возможность надежно различать руды разных месторождений. Но не только руды: даже полученный из нее металл несет в себе «генетические» признаки породившей его руды.

Именно это обстоятельство и взяли на вооружение гейдельбергские физики.

Свинец, находящийся в качестве непременной примеси в серебряных рудах, по своему изотопному составу ничем не должен отличаться от свинца, который присутствует в серебре соответствующих монет. Но ведь количество этих примесей, перекочевавших из руды в металл, совсем ничтожно. Как же их найти, да еще определить при этом не только общее содержание свинца, но и долю каждого изотопа в отдельности? Трудная задача? Разумеется. Но современные приборы и методики помогают физикам раскусить этот орешек. Каким же образом?

Прежде всего нужно было подготовить исходный материал для анализа. Впрочем, материал — это громко сказано: речь шла всего о нескольких миллиграммах металлической пыли, которая с помощью особого миниатюрного сверла снималась с каждой из обследуемых монет. Затем из этой пыли выделяли свинец и переводили его в химический раствор. Капельку раствора наносили на раскаленную проволоку — растворитель при этом испарялся, а атомы свинца ионизировались. Под действием электрического поля напряжением несколько киловольт они разгонялись до большой скорости и попадали в изогнутую трубку, опоясанную сильным магнитным полем. Здесь и происходило разделение изотопов свинца по их атомной массе: чем легче изотоп, тем сильнее влияло на него поле и тем дальше он отклонялся от прямолинейного курса. Так магнитное поле сортировало изотопы свинца, а расположенные в конце трубки необычайно чуткие приборы фиксировали число атомов различных изотопов. Оставалось лишь сравнить эти изотопные показатели монетного металла с соответствующими характеристиками руд и найти «родственные души».