Отпечатки жизни. 25 шагов эволюции и вся история планеты

Учёные двумя путями подходят к вопросу о том, когда разделились эволюционные линии человека и человекообразных обезьян. Во-первых, ведут поиск окаменелостей, в которых постепенно становится всё больше обезьяньих черт и меньше человеческих. Эта стратегия развивается на протяжении всего времени, пока ведутся исследования, хотя её успех зависит от того, удастся ли найти подходящие породы подходящего возраста, и окажутся ли в них окаменелости примитивных гоминин. Человеческие кости фоссилизируются очень редко, поэтому даже в подходящих отложениях можно найти лишь считанные человеческие зубы или челюсти, хотя там же будут сотни окаменелостей, принадлежащих другим млекопитающим: антилопам, свиньям, мастодонтам. Тем не менее, как мы узнаем из главы 25, палеоантропологам понадобились годы раскопок, чтобы отыскать исчезающие и редкие человеческие окаменелости, поскольку на любом важном открытии можно сделать карьеру и имя.

Когда окаменелости гоминин найдены, следующая непростая задача — точно их датировать. Многие человеческие окаменелости обнаружили в пещерах и других местах, где нет материалов, которые облегчали бы датировку. Если экземпляр моложе 60 тыс. лет (последний ледниковый период до голоцена), органические ткани окаменелости можно датировать с помощью радиоуглеродного анализа (учитывает содержание углерода-14). Археологи активно пользуются этим методом для датировки возраста человеческих артефактов, большинство из которых моложе 60 тыс. лет, а также окаменелостей, сформировавшихся в конце ледникового периода. Например, окаменелости, найденные в битумных озёрах Ла-Брея близ Лос-Анджелеса не старше 37 тыс. лет, поэтому их многократно датировали в ходе радиоуглеродного анализа. Данный метод не работает с материалами старше 60 тыс. лет (в лучших современных лабораториях удаётся отодвинуть предел до 80 тыс. лет). Для работы с более древними окаменелостями больше подходит калий-аргоновый (K-Ar) метод либо его новая версия, когда для датировки используются изотопы ⁴⁰Ar и ³⁹Ar. В таком случае окаменелость нельзя датировать непосредственно, по материалу экземпляра или осадочным породам, в которых он был найден. Вместо этого сравниваются кристаллы, сформировавшиеся в породах, остывших после вулканических извержений. Это может быть древняя лава или древний вулканический пепел. Когда такие кристаллы застывают, в их атомной решётке остаётся нестабильный материнский изотоп калий-40. По мере старения кристалла часть атомов калия-40 спонтанно распадается, и образуется дочерний изотоп аргон-40. Скорость распада хорошо известна, поэтому, измерив соотношение между материнскими и дочерними изотопами, геолог может вычислить возраст кристалла.

Как в любом другом научном методе, здесь есть свои ограничения и подводные камни, которых нужно избегать. Поскольку датировка — измерение времени с момента застывания кристалла и попадания в него радиоактивных материнских атомов, калий-аргоновый метод работает лишь в породах, когда-то перешедших из жидкого состояния в твёрдое (они называются магматическими). Таковы, например, граниты и базальты. Хороший геолог скажет вам, что кристаллы из песчаника или другой осадочной породы непригодны для датировки: они попали в песчаник из более древних пород, их возраст не связан с возрастом осадочной толщи. Но геологи давно обошли эту проблему, найдя по всей Земле сотни мест, где пригодные для датировки пласты лавы или вулканического пепла перемежаются с осадочными породами, содержащими окаменелости, либо где интрузивные магматические породы вклиниваются в осадочные и позволяют определить их минимальный возраст. На основе таких отправных точек вычисляется возраст пород в геологических масштабах, причём метод настолько точен, что мы можем определить время большинства событий, произошедших в период от нескольких миллионов до ста тысяч лет назад.

Если из-за строения кристалла часть материнских или дочерних атомов каким-то образом его покинула либо атомы попали в кристаллическую решётку и загрязнили кристалл, соотношение материнских и дочерних изотопов искажается и уже не годится для датировки. Геологи всегда учитывают такой вариант и проверяют десятки образцов, чтобы точно установить возраст, а также делают перекрёстную проверку, прибегая к другим методам датировки. Новейшие методы и инструменты настолько точны, что опытный геолог способен уловить любую ошибку датировки и быстро отметает даты, не соответствующие строгим стандартам.