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

В 1893 г. Дюбуа руководил раскопками на реке Соло у селения Триниль в центрально-восточной части Явы. С тех времен местность не сильно изменилась. К реке спускается густой лес, и шурфы, проделанные столетие назад в террасе, все еще видны. Даже сейчас сразу становится понятно, почему Дюбуа выбрал именно этот поворот реки: в береговых отложениях и по сей день находят торчащие окаменелые останки вымерших животных. С помощью двух инженеров и отряда землекопов Дюбуа удалось в одном и том же слое отложений найти черепную крышку, бедренную кость и зуб. Черепная крышка была гораздо толще, чем у современного человека, то есть мозг по размеру приходился между обезьяньим и человеческим, вида Homo sapiens. Дюбуа нашел то, за чем приехал.

Упаковав находки и рассчитывая на лавры, Дюбуа вернулся в Европу. Однако многие его коллеги, к разочарованию Дюбуа, восприняли новость скептически. Вместо того чтобы чествовать победителя, многие его просто проигнорировали. Как мы увидим позже по другим подобным находкам, реакция может варьироваться от хвалебных речей до насмешек. Некоторые разделяли точку зрения Дюбуа, что его открытие — ключ к головоломке ископаемых останков, другие же утверждали, что он все перепутал, что его ископаемые части скелета — от разных видов, либо принадлежат человекообразной обезьяне, либо (очень популярная версия) современному калеке. К счастью, на рубеже 1920–1930-х гг. аналогичные останки были найдены Ральфом фон Кенигсвальдом около Сангирана в центральной части Явы («яванский человек») и Дэвидсоном Блэком в Китае («пекинский человек»). Новый вид получил название Homo erectus — человек прямоходящий. Дюбуа, доживший до 1940 г., был реабилитирован. Забавно, что эти более поздние находки он счел другой переходной формой от обезьяны к человеку, свято веря, что подлинное «недостающее звено» составляют именно обнаруженные им тринильские останки.

Со времен той первой находки, сделанной Дюбуа, останки Homo erectus были обнаружены по всей Азии и Африке. Осталось выяснить, когда именно человек прямоходящий топтал эту землю. Радиоуглеродный метод для датировки ископаемых костных останков применяется редко. Пусть изначально кости и содержали радиоуглерод, обычно их древность простирается далеко за 60 000 лет, предел которым ограничиваются возможности этого метода, и весь изначальный ¹⁴С в них давно распался. К счастью, большинство самых ранних индонезийских и африканских останков были найдены вблизи центров вулканической активности. Фрагменты скелетов оказались надежно законсервированы в обширных слоях вулканических отложений, поэтому, если нельзя датировать сами кости, можно определить возраст соответствующих вулканических слоев.

Одним из самых ранних методов, применяемых для датирования древних человеческих останков, стал калиево-аргоновый. Калий, обозначающийся в химии символом «К», встречается в трех формах. Нас интересует разновидность ⁴⁰К — радиоактивная. Как и прочие радиоактивные изотопы, ⁴⁰К нестабильна, и период ее полураспада составляет 1250 млн лет. Поскольку калий довольно часто встречается в составе разных вулканических обломков, популярность калиево-аргонового метода в датировании стоянок древнего человека весьма высока. Иногда при распаде радиоактивного калия протон ядра притягивает электрон, превращая его в нейтрон и образуя стабильный изотоп газа аргона, который обозначается как ⁴⁰Ar.

Важно отметить, что, когда пепел и продукты вулканического извержения остывают и твердеют, аргон в их составе отсутствует. Однако когда калий в обломках начинает распадаться, образуется аргон, который затем остается в ловушке. Если извлечь этот запертый внутри вулканических обломков газ, можно подсчитать объем образовавшегося ⁴⁰Ar и тем самым определить время извержения и возраст найденных в вулканических отложениях скелетов. Этот метод датировки был предложен в 1948 г., но после применения в 1965 г. к первым останкам австралопитеков продлил временную шкалу происхождения человека почти вдвое.

Несмотря на кажущуюся простоту и эффективность, у калиево-аргонового метода все же есть недостатки. Необходимо два замера — один, чтобы определить содержание калия в образце, а второй — содержание ⁴⁰Ar. Это означает, что образец нужен большой, а в таком случае велик риск загрязнения. Для преодоления этого недостатка в 1960-х гг. был разработан другой метод под названием аргонно-аргоновый.