Ружья, микробы и сталь

Археологи датируют время существования производства продовольствия радиоуглеродным методом, применяемым к найденным на стоянках углеродосодержащим образцам. Этот метод берет за основу медленный распад радиоактивного изотопа углерод-14 — содержащегося в малых дозах в углероде, строительном материале всего живого на Земле, — в результате которого получается нерадиоактивный изотоп азот-14. Углерод-14 постоянно генерируется в атмосфере Земли под воздействием космического излучения. Растения поглощают атмосферный углерод, который, как мы знаем, характеризуется практически неизменным соотношением углерода-14 и преобладающего изотопа — углерода-12 (пропорция примерно один к миллиону). Этот растительный углерод далее становится строительным материалом тел травоядных животных, поедающих растения, и плотоядных животных, в свой черед поедающих травоядных. Как бы то ни было, после гибели растения или животного половина содержавшегося в нем углерода-14 распадается в устойчивый углерод-12 каждые 5700 лет — до тех пор, пока примерно сорок тысяч лет спустя его количество не станет слишком мало и его будет либо почти невозможно измерить, либо трудно отделить от контаминации более современными материалами, содержащими углерод-14. Таким образом, возраст образца с археологической стоянки можно вычислить по тому, каково в нем соотношение углерода-14 и углерода-12.

Радиоуглеродный анализ осложнен множеством технических проблем, из которых здесь нам следует остановиться на двух. Первая заключается в том, что до 80-х гг. XX в. радиоуглеродная датировка требовала относительно большого количества углерода (несколько граммов), какого просто нет в мелких семенах или костях. Поэтому ученые часто по необходимости прибегали к датировке материала «по ассоциации» — то есть, если пищевые образцы обнаруживали на той же стоянке или поблизости от анализируемых образцов, предполагалось, что первые были оставлены в то же время, что вторые. Как правило, «ассоциируемым» материалом служил древесный уголь из очага.

Однако археологические стоянки далеко не всегда соответствуют идеалу герметически запечатанной «капсулы времени», в которой хранятся материалы, заложенные в один и тот же день. Материалы разного времени происхождения способны смешиваться друг с другом по мере того, как черви, грызуны и другие агенты рыхлят землю и перемешивают ее пласты. Поэтому угольные остатки из очага могут в конце концов оказаться поблизости от остатков растений или животных, которых съели на несколько тысяч лет раньше или позже. Сегодня археологи все чаще и чаще обходят это препятствие с помощью нового метода, так называемой масс-спектрометрии с использованием ускорителя, которая позволяет производить радиоуглеродный анализ мелких образцов и таким образом датировать крохотное семечко, мельчащую кость и тому подобные пищевые остатки. В некоторых случаях были выявлены существенные различия между результатами датировки новым радиоуглеродным методом напрямую (хотя у этого метода тоже есть свои проблемы) и старым методом «по ассоциации». Если говорить о спорных вопросах, возникших по следам получения новых радиоуглеродных данных и на сегодняшний день остающихся нерешенными, то, может быть, самый важный из них с точки зрения настоящей книги — это вопрос о времени зарождения производства продовольствия в Новом Свете: в 60-х и 70-х гг. с помощью косвенных методик его датировали чуть ли не 7000 г. до н.э., тогда как результаты недавних исследований относят его не раньше, чем к 3500 г. до н.э.

Вторая проблема радиоуглеродного анализа состоит в том, что соотношение углерода-14 и углерода-12 в атмосфере на самом деле не является жестко фиксированным, а незначительно колеблется с течением времени, и следовательно, ученый, вычисляющий радиоуглеродный возраст, исходя из постоянства пропорции, пусть и незначительно, но систематически ошибается. В принципе величина погрешности для каждого периода прошлого может быть определена с помощью долгоживущих деревьев, ежегодно наращивающих новые кольца, — сосчитав кольца, можно получить абсолютную календарную дату для каждого из них, после чего взятый из данного кольца образец анализируется на предмет соотношения углерода-14 и углерода-12. Таким способом полученные радиоуглеродные датировки можно «откалибровать», то есть заложить в них поправку на флуктуации углеродного состава атмосферы. В результате такой поправки оказывается, что для образцов, в первом приближении (т. е. без калибровки) датированных отрезком истории между 1000 и 6000 гг. до н.э., верхняя и нижняя границы истинных (т. е. откалиброванных) дат будут располагаться соответственно на несколько столетий и на тысячелетие раньше. Датировку образцов постарше совсем недавно начали корректировать с помощью еще одного метода, тоже основанного на радиоактивном распаде, и в итоге выяснилось, что, например, образцы, первоначально отнесенные к 9000 г. до н.э., на самом деле относятся к 11000 г. до н.э.