Как вычисляют возраст окаменелостей?

В спорах с креационистами и сторонниками различных лженаучных теорий мне очень часто приходится слышать такие аргументы: "Радиоуглеродный анализ крайне неточен, он оценивает возраст предметов неверно" или "Радиоуглеродный анализ неприменим к объектам старше 5/10/20 тысяч лет, учёные не могут так оценить возраст окаменелостей, а значит возраст окаменелостей и планеты в целом посчитан неверно, это всё обман". Доля истины в этих утверждениях есть, но также они указывают на полное непонимание человеком методов определения возраста объектов. Давайте же вместе разберёмся, как работает радиоизотопная датировка.

Как работает радиоизотопная датировка?

Радиоизотопная датировка имеет десятки разных видов, каждый из которых основан на своих химических элементах и имеет свою узкую область применения. В основе всех видов радиоизотопной датировки лежит один и тот же принцип — закон радиоактивного распада. При образовании любого объекта будь то растение, кость или камень, в его состав входят атомы стабильных и нестабильных изотопов определённого химического элемента. В случае радиоуглеродного анализа стабильным изотопом является углерод-12, а нестабильным углерод-14. Исходя из того, что мы знаем откуда нестабильные изотопы появляются и какой процент от всех атомов химического элемента припадает на этот изотоп, мы можем точно сказать, какое соотношение между изотопами было в момент образования нашего образца.

После формирования образца новые атомы в него уже не попадают, а атомы нестабильного изотопа со временем распадаются, превращаясь в атомы других химических элементов. Точно зная период полураспада нестабильного изотопа, а также, измерив текущее соотношение между количествами атомов изотопов, мы можем рассчитать то, как давно образовался данный объект.

Неточности радиоизотопной датировки.

Как я писал в начале статьи в утверждениях об ошибочности радиоизотопной датировки есть зерно истины. Основной проблемой всей является неопределённость в истории образца, в течение которой он мог плавиться, а значит анализ покажет время прошедшее после расплавления, или образец мог обмениваться данным изотопом с окружающей средой по каким-то причинам, тогда возраст вновь окажется неверным, так проведение радиоуглеродного анализа предмета, побывавшего в пожаре, скорее всего, покажет возраст значительно меньший реального.

Чтобы обойти эти проблемы, учёные по возможности отслеживают историю образца, а также берут несколько образцов заведомо одинакового возраста. Самый известный вид датировки (многие только его и знают) это радиоуглеродный, он позволяет определять возраст образцов исключительно биологического происхождения и не старше 60 000 лет с точностью до 1%, то есть чем моложе образец, тем выше получается точность. Путём несложных расчётов получаем, что максимальная погрешность не этого метода не превышает 600 лет, а в большинстве случаев погрешность значительно меньше. Радиоуглеродный анализ принципиально неприменим для определения возраста окаменелостей и пород, которым миллионы и миллиарды лет, поэтому для столь старых образцов используют радиоизотопные методы датировки, основанные на других химических элементах.

Кроме того радиоуглеродный анализ основан на предположении, что количество углерода-14 в атмосфере всегда было одинаковым, что, в общем-то, совсем не обязано быть правдой. Но какова была реальная концентрация углерода-14 в тот или иной период исторический период узнать проблематично.

Проблему варьирования содержания углерода-14 решается калибровкой по годичным кольцам деревьев. Как известно каждое кольцо дерева соответствует одному году. Анализ древесины из разных участков срезов тысячелетних деревьев позволяет с огромной точностью определить концентрацию углерода-14 в тот или иной год и повысить точность радиоуглеродного анализа.

Благодаря этому были открыты большие скачки содержания углерода-14 в 774-м и 994-м годах нашей эры. По имени первооткрывательницы — японской студентки Фусы Мияке эти скачки получили название «события Мияке». Позже независимой группой исследователей занимавшей изотопным анализом арктических ледников было установлено, что эти скачки были вызваны аномально мощными вспышками на Солнце. В настоящий момент открыто несколько десятков событий Мияке, в том числе и в далёком прошлом, что позволило сильно улучшить точность датировок.

Какие ещё методы радиоизотопной датировки существуют?

Существую десятки подобных методов, каждый из которых заточен на свои временные диапазоны и исследуемые образцы. Я приведу краткий список наиболее часто используемых и точных методов датировки:

1) Уран-свинцовый метод — подходит для датировки объектов возрастом в сотни миллионов лет, но можно применить для образцов возрастом в миллиарды или тысячи лет с точностью выше 0,1%.

2) Свинец-свинцовый метод — подходит для образцов, недавно потерявших уран при взаимодействии с чем-то. Область применения такая же, как и у уран-свинцового метода.

3) Калий-аргоновый метод — позволяет определить возраст образцов от тысячи до миллиардов лет.

4) Самарий-неодимовый метод — даёт возможность определять возраст пород порядка миллиардов лет с точностью в 1%.

Ставьте палец вверх если хотите видеть в своей ленте больше статей о космосе и физике!

Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме. Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.