Первый американец. Загадка индейцев доколумбовой эпохи

«У Либби была идея о возможности использования образующегося в результате космического излучения радиоактивного углерода как ценного вспомогательного средства определения возраста археологических находок. Его натолкнуло на эту мысль то, что атомы С₁₄ легко окислялись в двуокись углерода и без труда смешивались с содержащейся в атмосфере двуокисью углерода. Одним из следствий быстрой перегруппировки в земной атмосфере являлось равномерное распределение по всему миру углекислоты с радиоактивным углеродом. Можно было ожидать, что благодаря процессу фотосинтеза она в равном соотношении поглощалась всеми растениями. Дальше можно было предположить, что весь животный мир, зависящий прямо или косвенно от растительного мира, также должен иметь радиоактивность одинаковой степени. Таким же образом влияние космического излучения должно было проявляться и на жизни в морях. Ведь углекислота атмосферы находится в состоянии постоянного обмена — равновесия с углекислотой океана. Либби доказал, что это отношение равновесия достигается относительно быстро в сравнении с периодом полураспада С₁₄. В момент смерти живого организма всякое накопление и всякий дальнейший обмен радиоактивным углеродом должен был бы прекратиться. Накопившийся радиоактивный углерод должен был бы тогда начать распадаться в экспоненциальной зависимости от времени»³.

Попросту говоря, речь идет о следующем. Из теории было известно, что атмосфера Земли находится под длительным воздействием космических лучей. Под воздействием этих лучей в атмосфере Земли образуются нейтроны. Нейтроны вступают в реакцию с атомами азота, содержащегося, в атмосфере, при этом образуется незначительное количество (С₁₄). Этот С₁₄ смешивается с двуокисью углерода и достигает земной поверхности.

Теперь двуокись углерода, содержащая мельчайшие частицы С₁₄, в процессе фотосинтеза потребляется растениями нашей планеты. Благодаря тому, что животные и люди поедают растения, С₁₄ попадает в тело каждого животного и каждого человека.

Все это имело бы ограниченный интерес, если бы С₁₄ не был радиоактивен. Вывод, к которому пришел Либби, состоял в том, что все органические вещества должны быть радиоактивны. Кроме того, он сделал еще один вывод — о возможности измерения этой радиоактивности. Путь к такому измерению был указан свойством радиоактивных веществ распадаться с определенной скоростью. Таким образом стало возможно установить, что через определенное время уровень радиоактивности определенного материала сокращался ровно наполовину, еще через один такой же период — на четверть и так далее. Это называется периодом полураспада. У С₁₄ он, как считалось поначалу, составляет 5568 лет.

Важно, что уровень поглощения С₁₄ растениями остается постоянным на всем протяжении жизни растения, а его количество сохраняется неизменным благодаря постоянным новым поступлениям. В момент смерти растения (либо животного, либо человека, до этого потреблявших растения в пищу) начинается распад. Поскольку с помощью счетчика Гейгера можно точно измерить количество С₁₄, то становится возможным установить возраст умершего живого существа (не продолжительность его жизни, а время, прошедшее с момента смерти) и таким образом — исторический возраст любой органической ткани.

Либби опубликовал это открытие в 1947 г. Публикации предшествовали многочисленные исследования огромного количества органических тканей. Неприятное на первый взгляд сознание того, что мы сами радиоактивны, что радиоактивны молоко, которое мы пьем, съедаемые нами мясо, салат и другие продукты, стол, за которым мы сидим, кровать, в которой спим (а сегодня каждый школьник знает, насколько опасным является радиоактивное излучение), не должно нас пугать, ибо их радиоактивность ничтожно мала.

Поэтому главной проблемой для Либби являлась разработка сверхчувствительного метода измерений. Согласно теоретическим расчетам, дерево, срубленное, например, 5568 лет назад, должно было вызывать в счетчике Гейгера наполовину меньше щелчков, чем только что срубленное. Это предположение подтверждалось как в основе верное практикой измерений, ибо Либби удалось в невероятно короткий срок сконструировать необходимые для этих целей точные и даже сверхточные измерительные приборы.