Звери до нас. Нерассказанная история происхождения млекопитающих

За последние 100 лет геологи добавили в свой инструментарий радиометрическое датирование. Благодаря преемственности фауны, радиометрическому датированию и другим методам определения возраста горных пород появилась хроностратиграфическая шкала. В просторечии мы часто называем ее геологической временной шкалой. Она наверняка вам знакома по книгам и телесериалам, с расположенными по порядку названиями различных единиц времени и цветовыми обозначениями их дат. Официальная версия этой шкалы публикуется каждые несколько лет Международной комиссией по стратиграфии, которая объединяет самую свежую и точную информацию о возрасте пород (вы можете скачать ее бесплатно по адресу www.stratigraphy.org).

Пробежав глазами по шкале, вы заметите, что чем больше мы удаляемся назад во времени, тем чаще рядом с датами стоит символ плюс-минус ± и еще одно число. Это у даты плюс-минус такие пределы погрешности.

Даже самая точная датировка горных пород имеет погрешность. Она может варьироваться от сотен и тысяч до миллионов лет. Многие знакомы с радиоуглеродным датированием, которое по естественной скорости распада углерода рассчитывает возраст биологических образцов. Этот метод работает, потому что примерно каждые 5700 лет нестабильный изотоп углерода C¹⁴ уменьшается вдвое. Это называется периодом полураспада.

В течение жизни организмы усваивают C¹⁴ с пищей, и его уровень соответствует окружающему миру. Но когда организм умирает и перестает пополнять запасы C¹⁴, изотоп начинает распадаться до гораздо более стабильной формы углерода – С¹². Чтобы датировать образец, ученые измеряют, сколько в нем C¹⁴ по сравнению с С¹², и сравнивают его с уровнем в атмосфере. Поскольку мы знаем, как быстро распадается нестабильный углерод, можно рассчитать, сколько времени прошло с тех пор, как образец перестал усваивать C¹⁴. Это и есть радиоуглеродное датирование.

Но оно не помощник, когда речь заходит о далеком прошлом, здесь радиоуглеродное датирование становится ненадежным. Виной тому то, что количество C¹⁴ так мало, что не поддается измерению. Чтобы установить более древние даты, ученые обращаются к другим элементам, таким как калий и уран. Подобно тому, как распадается углерод, нестабильная форма калия (⁴⁰K) превращается в аргон (⁴⁰Ar) с периодом полураспада около 1,2 миллиарда лет. Уран (U) распадается по-разному, с периодом полураспада 710 миллионов лет или 4,47 миллиарда лет, в зависимости от того, какой путь он выберет. В любом случае он превращается в свинец (Pb).

Временные масштабы поражают воображение, но, рассчитав изменения в этих элементах, можно определить приблизительные даты возраста горных пород. Сложности в расчетах означают, что результаты всегда дают диапазон, а не точную дату. Но незачем бояться этих погрешностей, они лишь признак того, что научные исследования проводятся тщательно, и дают представление о том, насколько точен ответ.

Но не по всем породам получается узнать приблизительное время. Удобнее всего работать с вулканическими породами, потому что мы знаем, что они извергаются и быстро остывают на поверхности Земли, фиксируя всю химическую информацию будто на фотоснимке. Осадочные породы, напротив, больше напоминают коллаж. Мелкие частицы, которые они содержат, могут быть на много миллионов лет старше самой породы; возможно, их смыло со склона горы и перемешало с органическим веществом. Такая путаница во времени противоречит большинству методов химического датирования. Эти сложности компенсирует то, что окаменелости мы находим именно в осадочных породах, а не в вулканических. Палеонтологи устанавливают более точные даты вулканических пород сверху и снизу, чтобы сузить временной интервал возникновения окаменелостей. Затем ученые сравнивают найденные ископаемые с прочими окаменелостями и нашими знаниями об эволюции и смене фауны. Таким образом временные рамки сужаются еще больше, позволяя поместить вымерший вид в рамки определенного геологического периода.

Правда, палеонтологи сужают временные рамки довольно-таки своеобразно. Привычные работать с эпохами и животными, имевшими место миллионы лет назад, они смотрят на понятие недавнего и давнего совсем иначе. Ученым, работающим с окаменелостями пермского периода, даже динозавры кажутся слишком «современными». На каком бы периоде времени вы ни сосредоточились, знайте: для палеонтолога погрешности радиометрического датирования не повод для беспокойства. В палеонтологии редко удается установить точную дату.

В случае с ихнологами, выясняющими, кто же так наследил, погрешности геологического времени приводят к тому, что список подозреваемых сильно удлиняется. Сократить его можно, если тщательно оценить форму отпечатка. В идеале следы должны давать представление о форме ступни, и вот туфелька находит свою Золушку. Конечно, в реальной жизни миллиарды людей носят один и тот же размер обуви.