Хранители времени. Реконструкция истории Вселенной атом за атомом

Таким образом, анализ искусства Сулавеси дал нам очень надежную дату: произведения искусства появились на стенах более 43 900 лет назад, с неопределенностью всего в несколько столетий. Выходит, они значительно древнее любых подлинных наскальных рисунков из Западной Европы, обнаруженных на сегодняшний день. Впрочем, споры о первенстве бесплодны. У нас и так не было никаких сомнений в том, что люди, обладая уникально большим мозгом и склонностью к языку, занимались символической репрезентацией своего мира за десятки тысячелетий до того, как начали устраивать стоянки и запустили – 10 000 лет назад – проект, который мы обычно называем «цивилизацией».

Каменные орудия

Задолго до того, как наши предки-гоминиды обратились к художественным занятиям, они изготавливали орудия труда, в основном из камня. Споры ведутся вокруг (1) того, что считать орудием (камень с несколькими сколами, по всей видимости, проходит критерии, установленные большинством археологов), и (2) кто нашел самые древние из них. На момент выхода этой книги в печать рекорд держат «орудия» из раскопок в Эфиопии – им 2,5 миллиона лет⁹. В большинстве случаев датировку проводят не по самим орудиям, а благодаря геологическим методам стратиграфии – исследователи отмечают, в каком слое горной породы или вулканического пепла найдены те или иные орудия и датируют этот слой, соотнося его с каким-то геологическим процессом. Один из полезных методов определения возрастов в миллионы лет – запись инверсий магнитного поля, о которых мы говорили ранее (глава 8); эти инверсии оставляют слабый след в горных породах.

Более прямой и точный метод определения возраста минералов, ассоциируемых с каменными орудиями, основан на очень редкой форме радиоактивного распада, о которой мы упоминали в главе 6: спонтанном делении¹⁰. Хотя несколько тяжелых изотопов в принципе могут претерпевать спонтанное деление, только ²³⁸U испытывает его достаточно часто, чтобы оставить сигнатуру, – и даже у этого изотопа оно происходит менее одного раза на миллион по сравнению с предпочтительным альфа-распадом. Поскольку ядро распадается на два неравных осколка, и оба при этом более тесно связаны, выделяется много энергии, обычно около 170 Мэ В. Большая ее часть проявляется в виде кинетической энергии осколка, и они отлетают друг от друга, поскольку взаимные положительные заряды заставляют их отталкиваться, как только они вырываются из цепкой хватки сильного взаимодействия. Это смещает атомы и молекулы по прямой, пока они не остановятся, и хотя ширина треков, возникших вследствие разрушения, составляет всего несколько нанометров, их длина может достигать нескольких миллиметров¹¹.

Треки слишком узкие, чтобы их можно было увидеть под световым микроскопом, но с помощью химических веществ, вытравливающих линии вдоль всего пути, их ширину можно увеличить до микрометров и, таким образом, сделать их видимыми. В дальнейшем остается просто подсчитать количество треков и определить количество произошедших делений, пропорциональное количеству атомов Урана в образце и времени, прошедшему с тех пор, как кристалл в последний раз был достаточно горячим, чтобы отжечь (иными словами, залечить) шрамы, оставленные треками. У цирконов температура отжига составляет около 240 °C.

Измерить количество ²³⁸U в образце позволяют два подхода. Самый непосредственный – испарить часть образца с помощью лазера, пропустить материал через масс-спектрометр и напрямую подсчитать атомы Урана. Второй заключается в облучении образца нейтронами из реактора (как при авторадиографии) и вызвать деление ²³⁵U в образце (вероятность деления ²³⁵U в сотни раз выше, чем ²³⁸U). Затем нужно подсчитать треки, возникшие при делении, применить известное соотношение ²³⁵U/²³⁸U (1:138) и сделать вывод о количестве присутствующих атомов Урана. В попытке определить возраст каменных орудий из различных мест на индонезийском острове Флорес (который недавно прославился благодаря найденным там скелетам, похожим на хоббитов), М. Дж. Морвуд и его коллеги пришли к выводу, что им от 800 000 до 900 000 лет. Это интересно, поскольку позволяет предположить, что homo erectus – гоминид, доминировавший в этот период и, вероятно, ставший предком «хоббитов» homo florensiensis, – был способен пересечь многие километры водных пространств, чтобы добраться до острова¹².

Датирование экскрементов