Туринская плащаница, наскальные рисунки на острове Сулавеси и Тирольский ледяной человек (Эци) — что их объединяет? Их возраст оценили с помощью радиоуглеродного метода. Объясняем, что это такое.

Наверняка, вы знаете, что основа органики — углерод: все растительные и животные ткани его содержат. Этот химический элемент имеет несколько изотопов, т.е. вариантов строения ядра (у изотопов одного элемента в ядре одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов). В частности, один из изотопов — углерод-14 (¹⁴C). Это радиоактивный изотоп, поэтому учёные пытались понять, как он появляется. В 1930-х годах появилась версия, что ¹⁴C имеет космическую природу.

Углерод-14 постоянно образуется в атмосфере из азота-14 под воздействием космических лучей. Как и обычный углерод, ¹⁴C вступает в реакцию с кислородом, образуя углекислый газ. Растения в ходе фотосинтеза этот углекислый газ потребляют, а потом по пищевой цепочке ¹⁴C попадает в организмы животных и людей. При этом важно то, что соотношение изотопов углерода — ¹²C, ¹³C и ¹⁴C — в организме остаётся почти таким же, что и в атмосфере: один из 10¹² атомов является углеродом-14.

После смерти организма углерод-14 больше не поступает извне, а наоборот — постепенно распадается, а стабильные изотопы углерода остаются без изменений. То есть соотношение изотопов со временем меняется. И зная период полураспада ¹⁴C (5730 лет), можно датировать момент смерти. И это очень важно: радиоуглеродная датировка показывает время гибели растения или животного, а не время создания артефакта (произведения искусства, например).

Существует два принципиально различных метода радиоуглеродного датирования. Можно либо измерять радиоактивность ¹⁴C в образцах с помощью разнообразно устроенных счётчиков, либо  определять содержание изотопа на ускорительном масс-спектрометре. В любом случае есть предельный возраст образца, который можно датировать: теоретический предел — 13 периодов полураспада ¹⁴C (около 70 тысяч лет). Но на практике специалисты полагают, что 50 тысяч лет — тот предел, за которым точность датировки резко снижается (из-за слишком малого количества исходного изотопа и поступления современных атомов ¹⁴C в приборы).

Сегодня радиоизотопный метод часто используется в археологии, в ледниковой и постледниковой геологии, а также в физике атмосферы, геоморфологии, гляциологии, гидрологии и почвоведении, в физике космических лучей, физике Солнца и в биологии, не  только для датировок, но и как трассер различных природных процессов.