Кости, скалы и звезды. Наука о том, когда что произошло

Для проверки всех этих теорий отлично подойдет пример Австралии. Вместе с гигантскими кенгуру на континенте, к великому сожалению, исчезли и другие виды животных. Одно из самых известных — гигантское сумчатое травоядное дипротодон. Он напоминал огромного мохнатого вомбата. До 2 м в холке и до 3,5 м в длину, он куда органичнее смотрелся бы в какой-нибудь серии «Звездных войн». Добавьте к нему в соседи вымерших ныне сумчатых львов, ехидну размером с овцу и огромных вараноподобных хищных ящеров до 5,5 м в длину, и тогда поверить в их исчезновение будет еще труднее. Проблема с австралийскими ископаемыми останками в том, что они зачастую долго лежат на поверхности, теряя большую часть своего углеродного содержания, и только потом погружаются в толщу отложений, где их и находят археологи. Из-за этого сами кости бесполезно подвергать радиоуглеродному анализу, а окружающие отложения в большинстве случаев относятся совсем к другой эпохе.

Существует ли иной способ определить возраст австралийской мегафауны? Существует. Так, например, альтернативный подход был успешно применен, когда вычисляли время вымирания крупнейшей нелетающей птицы Австралии. 200-килограммовый гениорнис (Genyornis newtoni) под 2,2 м ростом обитал практически по всей Центральной и Южной Австралии. Судя по нескольким имеющимся скелетным останкам, ноги у него были короткие и толстые, а значит, быстро бегать он не умел. Однако яиц откладывал в избытке. В песчаных дюнах Австралии на довольно больших пространствах попадаются характерно гладкие осколки яичной скорлупы. Эти осколки и подверг нескольким методам датировки Гифф Миллер с коллегами из Колорадского университета.

Поскольку яичная скорлупа состоит из карбоната кальция, ее можно датировать радиоуглеродным методом. По нему у Миллера получился возраст примерно 40 000 лет. Как вы, наверное, помните из главы 3, этот возраст подозрительно близок к пределу возможностей радиоуглеродного анализа во многих лабораториях. Через несколько периодов полураспада длиной 5730 лет в пробе почти не остается изначального радиоуглерода. Следовательно, время вымирания гениорниса требовалось определить как-нибудь по-другому. Ученые призвали на помощь сразу два различных подхода — аминокислотную рацемизацию и люминесценцию.

Метод аминокислотной рацемизации строится на том, что органический состав раковин, костей и древесины со временем меняется. Первые разработки в этой области начались еще в 1950-х, и принцип там сравнительно прост. Яичная скорлупа, помимо карбоната кальция, содержит также белки, состоящие из аминокислот. Аминокислоты бывают лево- и правозакрученные, то есть идентичные по химическим свойствам, но структурно представляющие зеркальное отражение друг друга. После смерти животного или растения часть аминокислот переходит в свою зеркальную противоположность. В практическом отношении это означает, что в современной скорлупе мы увидим только левозакрученные аминокислоты. Однако со временем молекулы аминокислоты начнут превращаться в правозакрученные. Чем старше образец, тем больше процент правозакрученных аминокислот.

Несмотря на то, что примерно половина всех аминокислот со временем распадается, материала для исследования все же остается достаточно, и процентное соотношение зеркальных аминокислот можно измерить. На основе этого процентного соотношения и делается вывод о том, как давно погиб организм. Прелесть метода в том, что подготовка образцов проводится относительно быстро и недорого, что позволяет анализировать их буквально сотнями. Однако есть и недостаток: метод дает относительный возраст, поэтому требуется датировать тот же образец каким-нибудь другим способом, чтобы калибровать процентное соотношение аминокислот относительно календарной шкалы. В этом случае идеально подошел бы радиоуглеродный анализ, но гениорнис оказался слишком древним для этого метода. Поэтому Миллеру с коллегами пришлось датировать песок, в котором была обнаружена скорлупа, воспользовавшись методом под названием «люминесценция».

Люминесцентный метод появился сравнительно недавно. В отличие от радиоуглеродного, он позволяет работать с неорганикой, и возрастной предел у него гораздо выше — 800 000 лет. С его помощью устанавливается время, когда минеральные частицы последний раз подвергались воздействию света или тепла. Однако и этот метод не лишен недостатков: один из них состоит в том, что исследователи вынуждены большую часть времени проводить в полной темноте, подсвечивая себе крохотным красным фонариком.

Принцип действия люминесцентного метода основан на том, что формирующийся минерал, например кварц или полевой шпат, не обладает идеальной структурой. Со временем радиоактивные изотопы в почве подвергнутся распаду, и этот процесс отразится на покоящихся рядом минералах: высвобождаемая энергия выбьет некоторые из их электронов со своих орбит. В большинстве случаев электроны тут же вернутся на место, испустив крохотный фотон света. Однако иногда из-за несовершенства формирующейся структуры минерала они не могут попасть обратно.