После этого, взяв достаточный объем образца, следует измерить количество радиоуглерода в настоящий момент и простым вычитанием и делением вычислить время, которое прошло с момента выхода объекта из обменного резервуара до момента измерения. Однако на практике эта простая идея встречается со значительными трудностями. Во–первых, что значит «момент выхода объекта из обменного резервуара»? Первоначальная гипотеза Либби состояла в том, что этот момент совпадает с моментом смерти объекта. Не говоря уже о том, что момент смерти может отличаться от момента, интересующего историков (например, кусок дерева из гробницы фараона может быть срублен значительно раньше времени постройки гробницы), ясно, что отождествление момента выхода объекта из обменного резервуара с моментом смерти верно только в «первом приближении», так как после смерти обмен углерода не прекращается, он лишь замедляется, приобретая другую форму, и это обстоятельство необходимо учитывать.
Известно (см. [63], стр. 31) по крайней мере три процесса, протекающие после смерти и приводящие к изменению содержания радиоуглерода в образце:
1) гниение органического образца;
2) изотопный обмен с посторонним углеродом;
3) абсорбция углерода из окружающей среды.
Эйткин пишет: «…единственно возможный тип разложения — это образование окиси или двуокиси углерода. Но этот процесс не имеет значения, так как он связан только с уходом углерода» ([65], стр. 149). По–видимому, здесь Эйткин имеет в виду, что, поскольку окисление изотопов углерода происходит с одинаковой скоростью, оно не нарушает процентного содержания радиоуглерода. Однако в другом месте он пишет: «Хотя C14 в химическом отношении идентичен C12, его больший атомный вес непременно проявляется в результате процессов, имеющих место в природе, механизм обмена между атмосферным углекислым газом и карбонатом океана обусловливает несколько большую (на 1,2%) концентрацию C14 в карбонатах; наоборот, фотосинтез атмосферной углекислоты в растительном мире Земли приводит к несколько меньшей (в среднем на 3,7%) концентрации C14 в последнем» ([65], стр. 159).
Ссылаясь на Крега, Эйткин (см. [65], стр. 143) сообщает, что меньше всего радиоуглерода в биосфере и гумусе и больше всего (на 4,9%) в неорганических веществах в морской воде. Нам неизвестно, каково различие в скорости окисления изотопов углерода при процессах гниения, но данные Крега заставляют полагать, что это различие должно быть вполне заметно, во всяком случае, процесс окисления углерода является обратным процессом к процессу его фотосинтеза из атмосферного газа, и потому изотоп C14 должен окисляться быстрее (с большей вероятностью), чем изотоп C12. Следовательно, в гниющих (или гнивших) образцах концентрация радиоуглерода C14 должна уменьшиться (т.е. они должны «постареть»).
Другие возможности обмена углерода между образцами и обменным резервуаром, по–видимому, вообще трудно количественно учесть. Считается, что «наиболее инертны обугленное органическое вещество и древесина. У известковой части костей и карбонатов раковин, наоборот, часто наблюдается изменение изотопного состава» ([63].стр. 31). Поскольку учет возможного обмена углерода, таким образом, практически нереален, при измерениях его фактически игнорируют. Стандартные методики радиоуглеродных измерений обсуждают в лучшем случае лишь способы очистки образца от постороннего радиоуглерода и причины возможного загрязнения образца. Например, советский специалист С.В. Бутомо ограничивается утверждением, что «обугленное органическое вещество и хорошо сохранившаяся древесина в большинстве случаев достаточно надежны» ([63], стр. 31) а Эйткин к этому добавляет, что «При работе с любым образцом надо тщательно очистить его от чужеродных корешков и волокон, а также обработать кислотой, чтобы растворить всякие осадочные карбонаты. Для удаления гумуса можно промыть образец в щелочном растворе» ([65], стр. 149).
Обратим внимание, что вопрос, не меняет ли эта «химическая очистка» содержания радиоуглерода, даже не ставится.
Изменение содержания радиоуглерода в обменном фонде
Вторая гипотеза Либби состоит в том, что содержание радиоуглерода в обменном резервуаре не меняется со временем. Эта гипотеза также, конечно, неверна, и эффекты, влияющие на изменение с течением времени содержания радиоуглерода в обменном фонде, необходимо учитывать.
Если в момент смерти объекта содержание радиоуглерода в обменном резервуаре отличалось от современного на 1%, то при расчете возраста такого образца возникнет ошибка примерно на 80 лет; 2% дадут ошибку на 160 лет и т.д. Отклонение в 10% даст ошибку в возрасте на 800 лет, а при еще больших отклонениях линейный закон нарушится и отклонение, скажем, в 20% приведет к ошибке в определении возраста не на 1600 лет, а на 1760 лет.
Эйткин указывает следующие эффекты, влияющие на содержание радиоуглерода в обменном резервуаре:
1) изменение скорости образования радиоуглерода (в зависимости от изменения интенсивности космического излучения);
2) изменение размеров обменного резервуара;
3) конечная скорость перемешивания между различными частями обменного резервуара;
4) разделение изотопов в обменном резервуаре. Он замечает, что .»определенные данные, касающиеся пунктов «а» и «б», трудно получить иным способом, кроме измерений на образцах, достоверно датированных другими методами» ([65], стр. 153).
Существуют, кстати сказать, еще два современных эффекта, изменяющих нынешнюю концентрацию радиоуглерода. Это увеличение содержания радиоуглерода вследствие экспериментальных взрывов термоядерных бомб и уменьшение этого содержания (т.н. «эффект Зюсса») за счет сжигания ископаемого топлива (нефть и уголь, содержание радиоуглерода в которых вследствие их древности должно быть ничтожным).
Изменение скорости образования радиоуглерода (пункт «а») пытались оценить многие авторы. Так, например, Крауэ исследовал «исторически надежно датируемые материалы» и показал, что существует корреляция между ошибкой радиоуглеродного датирования и изменением магнитного поля Земли. По его вычислениям, удельная активность менялась вокруг средней величины с 600 г. н.э. по настоящее время в пределах +/- 2%, причем максимальные изменения происходили каждые 100–200 лет (см.[63], стр. 29). «По–видимому, изменения космического излучения происходили и раньше, но ввиду кратковременности значение этих флуктуаций трудно учитывать. На основании совпадения вычисленного значения удельной активности углерода, а также на основании сходимости возраста морских осадков, определенного по не зависимым друг от друга углеродному и иониевому методам, можно считать, что интенсивность космического излучения за последние 35 000 лет была постоянной в пределах +10—20%» ([63], стр. 29).
Напомним, что «постоянство» на 20% означает ошибку в определении возраста на 1760 лет! Изменение обменного резервуара (пункт «б») определяется в основном колебаниями уровня океана. Либби (см. [65], стр. 157) показал, что снижение уровня моря на 100 м уменьшает размеры резервуара на 5%. А если при этом за счет понижения температуры (скажем, из–за оледенения) уменьшилась концентрация растворенного карбоната, то общее уменьшение углерода в обменном фонде могло доходить до 10%.
В отношении скорости перемешивания (пункт «г») имеющиеся данные несколько противоречивы. Например, Фергюссон (см. [65], стр. 158) на основании исследования радиоактивности годичных колец деревьев полагает, что перемешивание идет довольно быстро и среднее время, в течение которого молекула углекислого газа находится в атмосфере до перехода в другую часть резервуара, составляет не более 7 лет. С другой стороны, во время испытаний водородных бомб образовалось около полутонны радиоуглерода, что мало влияет на общую массу радиоуглерода (в 60 тонн). Тем не менее в 1959 г. активность образцов увеличилась на 26%, а к 1963г. увеличение достигло даже 30%. Это четко
