Когда мы слышим, что археологи обнаружили тот или иной артефакт, которому, например, 5300 лет, то принимаем это как должное, хотя можем и не знать, как ученые так точно определяют возраст находки. Есть разные методы, о пяти мы и расскажем.
Стратиграфия
Самым классическим археологическим методом датировки считается стратиграфия. В основном она применяется в случае раскопок поселений, которые существовали продолжительный период времени.
Дело в том, что в местах, где живут люди, слой почвы постоянно повышается – в связи со стройками, земляными работами и прочими элементами человеческой деятельности. Это наслоение и называется культурным слоем, которое похоже на слоенный пирог. И каждый слой в нем – отражение определенного периода жизни города.
В нем сохраняются древние сооружения, строительный, хозяйственный мусор, следы пожаров. Более того, земля может рассказать нам о судьбе конкретной семьи. При раскопках древнерусских городищ часто можно обнаружить сгоревший дом с его хозяевами, не успевшими вовремя спастись.
Как же происходит сама датировка? По сути, путем сравнения со слоями других памятников, про которые больше известно, скажем из письменных источников, по найденным находкам, которые характерны для определенного периода, а также по структуре и цвету и составу почвы.
Например, в городах Волжской Болгарии, переживших монголо-татарское нашествие, домонгольский слой по составу, а часто и по цвету отличен от более позднего слоя. Кроме того, стратиграфия позволяет установить хронологическую последовательность, поскольку в непотревоженном культурном слое нижние слои древнее верхних.
Поэтому так важен именно нетронутый культурный слой. Тот, что был разрушен при строительстве или черными копателями не только не годен к стратиграфическому анализу, но и вообще не сможет рассказать об истории этого места, поскольку все культурные слои и, соответственно, исторические периоды будут перемешаны. К сожалению, разрушенные культурные слои – довольно частая картина.
Сравнительный метод
Сравнительный метод позволяет определить и относительную, и в некоторых случаях, точную датировку. Он является сугубо историческим: слои датируются по древним надписям на находках, монетам.
Для данного метода характерно сопоставление археологических данных с письменными источниками, описывающими жизнь на изучаемой территории или быт определенного народа. Разумеется, если они есть. Сравнительный метод практически бесполезен для датировки дописьменных культур, особенно в случае отсутствия рядом с ними древних письменных цивилизаций.
В эту же категорию можно отнести и способ датировки по художественным особенностям изделий и изображений. Например, для отдельных периодов и культур существовали свои творческие особенности, будь то особый узор, техника изготовления и прочее. При нахождении общих правил распознавания таких стилистических признаков, датировать предметы можно достаточно точно.
Типологический
Но чтобы датировать слой с помощью художественных особенностей, нужно для начала датировать сами художественные особенности. Тут на помощь приходит метод с рутинным названием «типологический», вперемешку со стратиграфией. Он основывается на объединении находок в типологические ряды – серии вещей, имеющих повторяющиеся или прогрессирующие признаки. Для установления даты такой серии необходимо иметь несколько археологических объектов, содержащих вещи этого типа. Отрезок времени, ограниченный крайними датами в этой серии, и будет определять дату типа. При этом достоверность датировки зависит от количества этих археологических объектов. Если их достаточно, то правильность датировки может быть проверена по характеру распределения дат объектов. При статистически достаточном количестве однотипных вещей можно с некоторой вероятностью вычислить интервал, в течение которого данный тип находился в обиходе.
Радиоуглеродный метод
Для абсолютной датировки археологами применяется радиоуглеродный анализ, который отталкивается от содержания в органических предметах радиоактивного углерода C-14.
Все живые организмы, которые усваивают обычный углерод из атмосферы, вместе с ним вбирают и радиоактивный углерод С-14. Поэтому, прижизненная концентрация радиоуглерода практически одинакова, как у деревьев и растений, так в человеческих и животных телах. Но после смерти в органике начинается процесс разрушения усвоенного радиоуглерода. Если сравнить дерево, срубленное 5000 лет назад, с современным деревом, то окажется, что в старой древесине содержание изотопа С-14 ровно в два раза меньше. Таким образом, радиоуглеродным методом можно определять возраст углеродосодержащего вещества до 70-100 тысяч лет, но не больше. Для более «древних» находок, скажем, для датировки костей динозавров, применяются другие изотопы, например, бериллий-10.
Несмотря на то, что радиоуглеродный анализ позволяет с точностью определить время смерти органики, у него есть свои минусы и их немало. Первый недостаток заключается в том, что он датирует только органическое вещество, а не время создание из него исторического артефакта. Например, в случае икон, он может датировать материал, из которого она сделана, но для изготовления качественной подделки можно подобрать и старинный материал. Грубо говоря, возраст доски еще не говорит о возрасте картины.
Другой недостаток данного метода в том, что результат может быть искажен, если образец был сильно загрязнен углеродосодержащими материалами более позднего периода. В этом случае, определение возраста может дать огромные ошибки. Погрешность метода в настоящее время находится в пределах 70-300 лет, на первых порах исследования она была намного больше.
Именно на вероятность подобной ошибки ссылаются сторонники подлинности знаменитой Туринской плащаницы, которую также подвергли радиоуглеродному анализу. В результате она была датирована интервалом от 1260 до 1390 года. Скептики сразу объявили ее средневековой подделкой, на что ее защитники выдвинули предположение о загрязнении плащаницы углеродом при пожаре XVI века. Кстати, для проверки верности результатов одновременно с плащаницей анализировали три другие образца тканей: плащ Людовика IX из XIII века, саван из египетского погребения, сотканный около 1100 года, и ткань, укутывавшая египетскую мумию, датируемую приблизительно 200 годом. Во всех трех случаях лабораторные результаты совпали с исходными данными.
Палеомагнитный метод
Одной из самых распространенных находок в археологии большинства периодов является керамика. Сегодня ее можно датировать с точностью до десятков лет, определив время обжига, последнего растапливания печи и так далее. Это возможно благодаря палеомагнитному методу, основанному на изменчивости магнитного поля Земли и на свойстве материалов намагничиваться при высоких температурах под его воздействием. Так, при переходе железосодержащих веществ из жидкого состояния в твердое, в образующихся минералах сохраняется так называемая остаточная намагниченность. При этом ее вектор будет совпадать с ориентацией магнитного поля Земли в момент образования минерала. Полученные сведения о состоянии магнитного поля земли на момент обжига соотносят с геохронологическими шкалами, составленными при помощи палеонтологических, радиометрических и других данных, и получают результат.
Основной минус палеомагнитного метода в том, что для точных данных, нужно, чтобы объект исследования после обжига не перемещался, а это условие выполнимо лишь в редких случаях.
Как определяют возраст земли и горных пород
Возраст лошади или собаки можно определить по зубам, дерева - по толщине ствола или по годичным кольцам роста, а как узнать возраст Земли и горных пород, которые слагают ее? В библии - древнейшем сборнике религиозных произведений - утверждается, что Земля очень молода - ей немногим более 7 тыс. лет. Эту нелепую цифру опровергают естествознание и история человеческого общества. Однако дать правильный ответ на вопрос о возрасте Земли и времени различных геологических событий не так просто. Потребовались многие годы упорного труда большой армии ученых - геологов, биологов, палеонтологов, физиков, чтобы определить возраст Земли.
Геологи и палеонтологи изучили осадочные породы (песок, глину, известняк, мергель и др.) земной коры от верхних слоев - самых молодых до нижних - самых древних. По сохранившимся в них остаткам организмов они восстановили подлинную историю жизни на Земле. Развитие растений и животных шло от простых форм к сложным, от низших к высшим в связи с изменением условий существования. Ученые выделили в истории Земли и жизни пять эр, в каждой эре несколько периодов, а в периодах в свою очередь эпохи и века.
Каждый последующий период отличается от предыдущего возникновением новых, более высокоорганизованных растений и животных, изменениями климата, расположения суши и моря.
В каждую эру, период или эпоху геологической истории существовали определенные животные и растения.
По остаткам организмов, их называют руководящими ископаемыми, определяют относительный геологический возраст отложений земной коры, т.е. прослеживают, что было раньше и что позже. Палеонтологи устанавливают одновозрастность (одновременность) слоев, расположенных на большом расстоянии друг от друга, и восстанавливают древнюю географию (палеогеографию) для различных периодов, эпох. Например, если находят в слоях Земли трилобитов, то эти слои относят к морским отложениям палеозойской эры, а если находят остатки динозавров, то содержащие их слои относят к континентальным отложениям мезозойской эры.
Однако таким способом нельзя узнать, сколько лет продолжались геологические эры, периоды, эпохи, т.е. определить в тысячах или миллионах лет их абсолютный геологический возраст.
Попытки вычислить абсолютный возраст слоев Земли делались давно, но лишь в последние годы, когда физика и химия достигли больших успехов, удалось разработать методы точного измерения времени далекого прошлого.
Физики и химики открыли, что атомы некоторых элементов - урана, тория, радия и др. - все время изменяются, "распадаются", образуя другие элементы. Превращение атомов, или распад, сопровождается радиацией, т.е. излучением мелких заряженных частиц. Поэтому такие элементы называются радиоактивными, а процесс их превращения - радиоактивным распадом. Оказалось, что радиоактивный распад протекает всегда с одной и той же скоростью. На него не влияют высокая температура и давление в недрах Земли. В науке принято определять скорость радиоактивного распада временем, необходимым для распада половины имевшегося вначале количества элемента. Это время называется периодом полураспада. Он неодинаков у разных элементов. Полураспад рубидия-87 происходит за 50 млрд. лет, калия-40 - за 1,25 млрд. лет, урана-238 - за 4,52 млрд. лет, радия - за 1590 лет. Постоянные для каждого радиоактивного элемента скорости распада позволяют использовать их как точные часы для измерения возраста горных пород.
При распаде одного из видов (так называемых изотопов) радиоактивного урана образуются элементы гелий и свинец. Высчитано, что для накопления 1 Г свинца в 100 Г урана (т.е. 1%) нужно около 90 млн. лет. Таким образом, определив процент свинца в уране, можно установить, сколько времени прошло с начала процесса распада, или начала образования горной породы.
При помощи радиоактивных элементов ученые высчитали возраст Земли, который определяется не менее чем в шесть миллиардов лет! С помощью этого метода определен возраст самых древних горных пород, выходящих на поверхность Земли.
Для определения более кратких отрезков времени применяется очень интересный и точный радиоуглеродный метод. Им определяют возраст до 50 тыс. лет, и ошибка не превышает 400 лет. В тканях живых организмов наряду с обычным углеродом (его атомный вес 12) содержится небольшое и постоянное количество его изотопа, или радиоактивного углерода с атомным весом 14. Период полураспада радиоактивного углерода недолог - 5760 лет. В сохранившихся органических остатках (кости, стволы деревьев, затонувших в болоте, ткани и пр.), углерод-14 постепенно утрачивает радиоактивность. Его количество очень мало и может быть обнаружено очень точными приборами. Проверить этот метод удалось, изучая археологические памятники, возраст которых был известен по историческим документам.
Радиоуглеродным методом определили возраст многих археологических и палеонтологических находок. Например, возраст необугленных зерен пшеницы и ячменя, найденных в Египте, оказался равным около 6100 годам, а найденные в Израиле свитки библии насчитывают около 2000 лет.
В 1951 г. на Таймыре нашли остатки трупа мамонта. По содержанию радиоуглерода в сухожилиях животного и остаткам растений около трупа установили, что мамонт пролежал в вечной мерзлоте более 11 тыс. лет.
Таковы вкратце те методы, которыми располагает наука. Нет сомнения в том, что скоро будут открыты новые, еще более точные способы измерения времени далекого прошлого.
В глубине восточной части Большого Каньона, расположенного в Аризоне, находятся расположенные в ряд “древние” базальтовые лавовые потоки, известные геологам, как слой Базальт Карденас (Рисунок 1). Когда-то это была расплавленная лава, которая последовательно извергалась на земную поверхность через кратеры и трещины вулканов и растеклась по уже отложенным пластам алевритов. Эти пласты быстро затвердели и стали плотной горной породой черного цвета, которая называется базальтом (Рисунок 2). Позже эта порода покрылась толстыми слоями осадочной породы. Расположение потоков лавы Базальта Карденас во всей последовательности слоев горных пород в Большом Каньоне можно рассмотреть в общей геологической “блоковой" схеме строения Большого Каньона (Рисунок 3). В этой статье исследуется ошибочность предположений, используемых большинством светских геологов, которые применяют униформистскую систему взглядов (медленные и постепенные геологические процессы) при “датировании” горных пород Большого Каньона.
Рисунок 1. Расположенные рядами потоки лавы Базальт Карденас в восточной части Большого Каньона - вид со стороны пустыни. Фото: Saul Mendiola
Определение возраста горных породМожно ли по тому, как расположены эти базальтовые потоки лавы в последовательных пластах горных пород Большого Каньона или с помощью физического анализа, установить точный возраст этих пород? Нет. Однако большая часть геологов классифицируют слой Карденас Базальт, как докембрийский; то есть, он намного старше так называемых Кембрийских горных пород, таких как Песчаник Тапитс и сланцевый слой Брайт Ейнджел, в которых обнаруживаются окаменелости морских существ, таких как трилобиты (Рисунок 3 ). Но эта порода выглядит так же, как и другие базальтовые породы, расположенные по всему миру. Применяя радиометрический метод для датирования горных пород, эти геологи убеждены в том, что теперь у них есть практически надежный метод определения точного возраста.
Расплавленные лавовые породы, которые непрерывно извергались на земную поверхность через кратеры и трещины вулканов, растекалась по отложенным к тому времени пластам алевритов. Эти пласты быстро затвердели и стали плотной горной породой черного цвета, которая называется базальтом. Позже эта порода покрылась толстыми слоями осадочной породы.
Некоторые “материнские” элементы, такие как калий, рубидий, уран и самарий являются радиоактивными и в результате распада со времени они изменяются (в соответствии с современными лабораторными измерениями это происходит очень медленно) и становятся “дочерними” элементами, а именно аргоном, стронцием, свинцом и неодимом, соответственно. Этот радиоактивный распад похож на тиканье часов, за исключением того, что вместо секунд эти “часы" радиоактивного распада предположительно отсчитывают миллионы лет. Исследуя эти материнские и дочерние химические элементы в горных породах, и применяя измеренные сегодня показатели скорости радиоактивного распада, геологи уверенно заявляют, что они могут подсчитать на протяжении какого времени происходил радиоактивный распад материнских элементов для того, чтобы образовать измеренные количества дочерних химических элементов. А затем они выводят так называемый точный (или абсолютный) возраст горной породы.
Каков возраст лавовых пород?Эти радиометрические методы датирования использовались для того, чтобы подсчитать абсолютный возраст слоев Карденас Базальт, который составил 1103±66 миллионов лет. (Число, следующее после символа ± означает допустимую ошибку во время определения “возраста" и поэтому 1,103±66 миллионов лет означают, что возраст составляет между 1,037 и 1,169 миллионов лет) По крайней мере, так может показаться! Однако более тщательный анализ результатов всех этих исследований выявляет ошибочность методов радиологического датирования пород.
Рисунок
2. Дома, стоящие на мощном слое базальтовых
пород. Фото: SBA73
Предполагаемый учеными возраст, составляющий 1103±66 миллионов лет, был получен с помощью использования изохронного метода исследования изотопов рубидия-стронция с 10 образцами. Ученые считают этот возраст наилучшим полученным результатом радиометрического датирования горной породы Большого Каньона. Тем не менее, теоретический калий-аргоновый “возраст” для каждого из 15 отдельных образцов слоя Карденас Базальт колеблется от 577±12 до 1,013±37 миллионов лет, тогда как калий-аргоновый изохронный “возраст", полученный с помощью 14 образцов, составляет всего лишь 516±30 миллионов лет. Это меньше, чем половина рубидий-стронциевого изохронного “возраста”, который составляет 1,111±81 миллионов лет, полученный на основе исследования 19 образцов. Этот возраст также меньше так называемого кембрийского возраста песчаника Тапитс, который расположен на вершине и покрывает лавовый слой Карденас Базальт (Рисунок 3 ). Но что еще хуже, так это то, что самарий-неодимовый “возраст", полученный с использованием 8 образцов, составляет 1,588±170 миллионов лет - более чем в три раза больше, чем калий-аргоновый изохронный “возраст", составляющий 516±30 миллионов лет!
Итак, какой же “возраст” лавовых потоков слоя Карденас Базальт правильный?
(a) 516±30 миллионов лет (калий-аргоновый изохронный возраст)
(b) 1,111±81 миллионов лет (рубидий-стронциевый изохронный возраст)
(c) 1,588±170 миллионов лет (самарий-неодимовый изохронный возраст)
(d) Ни один из вышеперечисленных
Как мы можем знать, какой возраст является правильным, если это невозможно проверить?
Рисунок 3. Геологическая “блоковая" схема расположения пластов горных пород Большого Каньона, на которой можно увидеть лавовые потоки Карденас Базальт в месте изображения последовательности залегания горных пород, обозначенной как Докембрийская и современные лавовые потоки, стекающие со стен Каньона с вершин вулканов, расположенных с северной стороны.
Более быстрый радиоактивный распад?В любом случае, могло ли так быть, что эти радиоактивные часы тикали раньше с большей скоростью, чем они тикают сегодня? Существует весьма убедительное доказательство того, что возможно, так оно и было (смотрите Дополнительная литература в конце статьи). Таким образом, радиоактивный распад самария происходил быстрее, чем распад рубидия, который в свою очередь распадался быстрее, чем калий. Такие увеличенные показатели скорости радиоактивного распада могли бы означать, что этим базальтовым лавовым потокам может быть всего лишь тысячу лет. Безусловно, методам радиоактивного датирования просто нельзя доверять.
Конечно, те, кто хотят верить в то, что земле миллионы лет, чтобы приспособить свою веру в эволюцию земли и всей жизни на ней, настойчиво утверждают, что эти радиометрические методы датирования пород все равно показывают, что земле миллионы лет, а не всего нескольких тысяч лет, которые необходимы для библейской шкалы времени. Но какие возрасты определяют эти же методы, когда они применяются к горным породам, образование которых можно перепроверить?
Современные базальтовые лавовые потоки и их возрастВ восточной части Большого Каньона находятся другие базальтовые лавовые потоки. На плоской возвышенности в северной части Каньона расположены более 160 вулканических конусов, из которых вытекают эти базальтовые лавовые потоки. После образования Большого Каньона извержения происходили настолько часто, что некоторые из этих базальтовых лавовых потоков каскадом спадали как расплавленные водопады по краям Каньона, вниз по стенам Каньона и в самом Каньоне, где они образовывали дамбы, которые временно перекрывали поток реки Колорадо.
Возможно даже, что американские индейцы были свидетелями этого удивительного зрелища. Несмотря на это, согласно с широко распространенными предположениями светских геологов, калий-аргоновый возраст этих базальтовых потоков составляет около 500000-1 миллионов лет. Более того, их рубидий-стронциевый изохронный возраст составляет 1143±220 миллионов лет! Это такой же возраст, что и рубидий-стронциевый изохронный возраст, составляющий 1111±81 миллионов лет для лавовых пород слоя Карденас Базальт, который залегает в нижних пластах Большого Каньона.
Ошибки радиологического датированияИтак, как самые молодые базальтовые лавовые потоки Большого Каньона, извержение которых возможно происходило всего лишь тысячу лет назад, могут быть такого же радиологического рубидий-стронциевого возраста, составляющего 1.1 миллиард лет, как и некоторые из самых старых базальтовых лавовых потоков на дне Каньона? Ответ: расплавленная порода, которая образовала молодые базальтовые лавовые потоки, вышла из недр земли, которую геологи называют мантия; поэтому эти лавовые потоки получили этот рубидий-стронциевый состав из источника мантии. То есть, их рубидий-стронциевый состав не имеет никакого отношения к возрасту лавовых потоков, но имеет прямое отношение к источнику их образования!
Однако, расплавленная порода, которая образовала “древний” слой лавовых пород Карденас Базальт, также вышла из того же самого места мантии земли, расположенного под Большим Каньоном. Поэтому, можно в одинаковой степени утверждать, что тот же самый рубидий-стронциевый состав базальтовых лавовых пород также наследовался от того же мантийного источника и таким образом не имеет ничего общего с их возрастом! Несомненно, в месте мантийного источника обеих этих базальтовых лавовых потоков мог произойти радиоактивный распад, но опять такой радиоактивный распад, как в мантии, не позволил бы определить какой-либо возраст, когда эти базальтовые лавовые потоки вышли на поверхность земли.
Поэтому как бы мы не посмотрели на эти методы радиологического датирования, которые основаны на пристрастных убеждениях светских геологов, они абсолютно не способны “определить возраст" этих базальтовых лавовых потоков в Большом Каньоне. Как мы можем быть уверены в том, что радиоактивный распад всегда проходил с такой скоростью, при которой он происходит сегодня? И откуда нам знать, сколько произошло радиоактивного распада в мантийном источнике лавовых пород того, как они вышли на поверхность? Если самые молодые лавовые породы унаследовали весь их предположительный возраст радиоактивного распада, значит, могли унаследовать и “древние” лавовые породы. В конце концов, мы знаем истинный возраст молодых лавовых пород, потому что их извержение, возможно, произошло во времена существования человека. Там, где возможно провести повторную проверку фактов, эти методы радиоактивного датирования окончательно совершенно не действуют. И почему мы должны доверять этим ошибочным предположениям относительно возраста любых горных пород?
Истинный возраст базальтовых лавовых пород Большого КаньонаЧто касается истинного возраста этих базальтовых лавовых потоков Большого Каньона, его определить совсем нетрудно, если делать этого с позиции библейской точки зрения и библейской шкалы времени истории земли, как абсолютной истины. Лавовые породы Карденас Базальт изверглись незадолго до того, как их покрыли осадочные породы с окаменелостями. Поэтому они распространились по дну океана, существующее до Потопа, и возможно, что в течение нескольких лет “огромные фонтаны" раскалывали дно океана в начале Потопа приблизительно 4,500 лет назад. (Библейское описание мира, который существовал до Потопа, не исключает вытекания лавовых потоков прямо на дно океан; так и сегодня лавовые потоки стекают в океан, а люди, которые живут на суше, просто не замечают их). И так как Большой Каньон был образован в самом конце Потопа (или вскоре после этого), базальтовые лавовые потоки, которые каскадом стекали по стенам Каньона, продолжали и дальше стекать после окончания Потопа, а затем сюда переселились американские индейцы после того, как они рассеялись из Вавилона. Поэтому этим лавовым породам было бы менее, чем 4000 лет.
Доктор Эндрю Снеллинг - доктор геологических наук из сиднейского университета, работает консультантом по вопросам геологии в организациях Австралии и Америки. Доктор Снеллинг - профессор Института креационистских исследований в Санти (Калифорния) и автор многочисленных научных статей.
Существование камней исчисляется весьма длительными периодами. Но в их структуре есть информация о возрасте. Это отложения сезонного характера, напоминающие годичные кольца среза дерева. А также отметки различных эпох. Минералогия знает методы определения возраста камней различной точности. Например, по содержанию радия можно сделать выводы о процессах, происходящих на протяжении миллионов лет. Ведь явления распада и превращения веществ подчиняются строгим закономерностям, не изменяющимся с течением веков. Сравнивая соотношение продуктов реакции, устанавливают точный возраст породы.
Методы определения возраста пород
Подсчету возраста можно подвергнуть самые различные минералы, используя верные способы определения этой величины. Большинство древнейших минералов позволяют описать мировые процессы до 4 тысяч миллионов лет. Северные породы в районе Финляндии существуют три миллиарда лет, а каменный уголь Донбасса начал образовываться 3 миллиона лет тому назад.
Различные камни подлежат исследованию соответствующими способами, подходящими для конкретного случая. Так содержащийся во многих горных породах радий распадается, образуя новое вещество — свинец, выделяя гелий. Измеряя количество радия и свинца, определив его ежегодное образование в породе, можно вычислить момент появления данного камня. Метод отличается большой точностью и позволяет получить возраст различных минералов.
Другой способ можно применить в подземных соляных копях. Стены подземелья имеют полосы разных оттенков, являющиеся отпечатком отложений исчезнувших морей. Речным и озерным осадком являются также северные глины нашей территории, образовавшиеся в период таяния ледников. Это было примерно двадцать тысяч лет назад. В отложениях различаются сезонные признаки: темные зимние слои и светлые — летнего периода. При подсчете многочисленных отметок складывается в единую картину хронология Севера, которую геологи считают календарем.
Хронология мира на основании возраста пород
Ученые систематизировали исследования и построили мировую хронологию на основе изучения возраста камней. Это следующие вехи на пути образования окружающего мира.
- От 5 до 10 000 000 000 лет тому назад образовались планеты.
- Земная кора появилась 2 100 000 000.
- Примерно 1 000 000 000 лет назад появилась жизнь.
Дальнейшая летопись касается различных видов первобытных животных, оставивших отпечатки в камнях. Появление современных гор, ледниковые эпохи, возникновение человека и его развитие входят в хронологию по этапам. Каменная документация показывает исторический процесс преобразования природы. Не все прошлое открылось исследователям, но в начальной стадии наука все-таки сделала шаг на пути к истинному положению вещей.
Ископаемые остатки и минералы, произошедшие из магмы
Еще предстоит прочитать прошлое и определить точный ход времени по возрасту биологических объектов. Возраст остатков животных определяется лишь за последние 300 тысяч лет. Применение методов соотношений урана и свинца, стронция и рубидия, калия и аргона, содержащихся в породе, позволяет оценить периоды в миллиарды лет. Эти камни имеют вулканическое и горное происхождение, а не ископаемое.
Анализируя минералы, ученые определяют момент кристаллизации породы. Из вулканов изливалась лава, появились месторождения руд. Органических включений эти камни не содержат, что не позволяет определить геологический период. Поэтому календарь весьма относителен. Но наука пытается связать его закономерностями распространения растений и животных с периодом образования земных слоев. Так морские отложения содержат среди ископаемых остатков зерна зеленого минерала глауконита. В этих кристаллах есть радиоактивные элементы, позволяющие связать биологические породы с магматическими, одновременно появившимися в одном и том же месте. В таких случаях относительное летоисчисление совпадет с абсолютно точными измерениями периодов.
Определение возраста отложения по глаукониту и углероду
Нужно немалое количество глауконита (до 80 г), чтобы определить его возраст. Тогда будет определен период того или иного отложения. В более древних эпохах этого минерала еще меньше и возраст толщи породы приходится определять по 10 г камня глауконита. Пробы пород осадков при этом имеют значительный вес. Более всего глауконита обнаружено в образцах докембрийского периода.
Радиологическое исследование требует чистых образцов минерала. Для этого породу подвергают процессам:
- дробление;
- просеивание;
- промывание.
Высушенную пробу без пыли ограждают от высокой температуры, чтобы не изменить химический состав искомого минерала. Далее глауконит изымается методом электромагнита или с использованием жидкости бромоформ. При этом известковую породу можно частично растворить в органической кислоте. Добытые зерна очищают от пленки кислыми средами. Они очень малы по размеру и могут видоизмениться от факторов окружающей обстановки. Из кристалла исчезает аргон в результате изменения структуры или повышения температуры.
Все это приводит к неточностям, делая минерал в результатах «моложе», чем есть на самом деле. Но при большом содержании калия в минерале удается достичь достоверных измерений, снизив ошибку до 5 %. Возраст отложений старше 500 миллионов лет измеряется практически исключительно только по глаукониту. Для пород до 60 000 лет применяется также радиоуглеродный анализ (исследование поведения радиоактивного изотопа углерода 14C). В этом временном интервале радиоуглеродное датирование — довольно надежный метод.
Определение возраста камней чаще является непростой задачей. Наука делает шаги на пути уточнения хронологии, стараясь установить ее периоды абсолютным образом.
Когда на Земле возникла жизнь и каков возраст основных ее форм? Когда образовались моря и горы и сформировался лик Земли? Когда образовалась планета Земля?
Ответить на эти вопросы было очень заманчиво и очень трудно. Крупнейшие ученые взялись за решение этой задачи.
Какие часы пригодны для получения ответа на эти вопросы? Очевидно, лишь такие, работа которых основана на процессах, длящихся от глубокой древности до наших дней и протекающих с известной скоростью.
Первые попытки определения возраста Земли были сделаны более двухсот лет назад. В 1715 г. Галлей определил возраст Земли с помощью метода, который можно было бы назвать "солевыми" часами. Этот метод основан на том, что моря и океаны в период их образования были пресными, а ныне стали солеными потому, что реки на своем пути к ним вымывали из горных пород различные соли. При круговороте воды, при ее испарении из океанов и морей, соль оставалась в них и год за годом, тысячелетие за тысячелетием накапливалась. Таким образом, если знать, сколько соли ежегодно все реки приносят в океаны, и измерить, сколько соли в них уже накопилось, то можно определить возраст океанов. Проделав соответствующие расчеты и учтя, что Земля старше океанов, образовавшихся лишь на определенном этапе ее развития, Галлей, нашел, что возраст Земли равен 90-350 миллионам лет.
Впрочем, эти цифры довольно сомнительны как вследствие трудности определения количества соли, приносимой реками, так и из-за отсутствия уверенности в том, что и в отдаленные эпохи истории Земли скорость выноса oсолей была такой же, как и сейчас. Более того, из-за захвата солей осадочными породами и поступления их от вулканических источников можно заведомо сказать, что скорость выноса солей была неравномерной. Следовательно, результаты, которые дает этот метод, неточны и неоднозначны.
Второй метод Галлея, предназначенный для определения возраста Земли, в некоторой мере аналогичен песочным часам. Этот метод основан на определении толщины осадков, намываемых реками. Количество мелкого осадка, который некоторые реки выносят в море, составляет громадную величину, исчисляемую миллионами и сотнями миллионов кубических метров в год. Так, например, Хуанхе (Желтая река, Китай) выносит в океан столько мелких частичек песка и гумуса, что вода на значительной площади около ее устья становится мутной; эта часть Тихого океана и называется Желтым морем.
В спокойной воде морей и озер муть речной воды осаждается, и на их дне, слой за слоем, постепенно нарастает осадок. Под давлением вышележащих слоев этот осадок все более уплотняется, образуя с течением времени твердые породы: известняки, песчаники, сланцеватые глины и т. д. По данным сейсмологии толщина земной коры составляет около 100 км. Если считать, что для намывания слоя толщиной в 1 м требуется от 3 до 10 тысяч лет, то возраст земной коры оказывается равным 300-1000 миллионам лет. Продолжительность существования Земли, разумеется, больше этого возраста.
Этот метод более надежен, чем предыдущий, однако и здесь вовсе нет уверенности в том, что в давние времена скорость осаждения пород была такой же, как и сейчас. Таким образом, ни первый, ни второй методы Галлея не дают достаточно достоверного решения задачи об измерении очень больших промежутков времени.
Значительно более надежной основой для построения шкалы геологического времени является эволюция фауны и флоры. В течение тысячелетий, миллионов и сотен миллионов лет одни виды растений и животных сменяли другие, а их остатки откладывались в земле. Ныне по этим остаткам геологи определяют возраст различных пород. Этот метод построения шкалы времени является относительным. Последовательность геологических событий он выявляет довольно хорошо. Однако так как в прошлом происходили различные местные изменения среды обитания растений и животных, то шкала времени, основанная на их эволюции, все же является не очень точной.
Между тем самые ранние формы жизни появились на Земле лишь на определенном этапе ее развития, около миллиарда лет назад. Датирование геологических событий, происходивших на Земле до появления на ней жизни, приходится делать уже иными методами. В этой области истории Земли, охватывающей несколько миллиардов лет, геологи отсчитывают время по определенным крупным геологическим процессам, например, по образованию некоторых типов горных пород, складчатых структур и т. д. Такой метод тоже является относительным, он дает хорошую ориентацию в последовательности геологических событий, однако еще не дает возможности достаточно точно определить, сколько миллионов или миллиардов лет назад эти события произошли.
Какие же часы могут служить для надежного отсчета миллионов и миллиардов лет?
Урангелиевые и урансвинцовые часы
В начале XX века, в связи с интенсивным изучением радиоактивности, возникли идеи об использовании радиоактивного распада для измерения больших промежутков времени. Разумеется, для этой цели надлежало выбрать достаточно долгоживущие радиоактивные изотопы. Это 1.не вызвало затруднений, так как уже были известны: уран-238 с периодом полураспада 4,51 миллиарда лет, актиноуран-235 (0,71 миллиарда лет), калий-40 (1,3 миллиарда лет) и ряд других.
Уран является рассеянным элементом, но отнюдь не редким и в небольших количествах обнаруживается во многих горных породах. Кроме того, у него есть долгоживущие изотопы. Таким образом, по этим двум показателям он является вполне удобным для датирования горных пород. Затруднение заключается в том, что неизвестно начальное содержание урана в образцах. Поэтому, обнаружив уран в пробе и измерив его количество или активность, еще нельзя определить возраст образца.
Известно, что на Земле уран не образуется в настоящее время и не образовывался в прошлом. Для этого на ней нет и не было подходящих условий. Таким образом, тот уран, который на ней есть, является первозданным, т. е. полученным ею вместе с тем веществом, из которого она сформировалась. В период образования на Земле минералов этот уран в том или ином виде вошел в состав некоторых из них. При радиоактивном распаде урана, входящего в состав того или иного минерала, продукты распада урана обычно остаются внутри минерала. Именно это обстоятельство и было использовано учеными для отсчета времени.
В самом деле, если мы не знаем начального содержания урана в образце, но измерили, сколько в нем его сейчас, знаем скорость его распада и определили, какое количество его успело распасться с момента образования минерала, то этого достаточно для определения возраста данного образца.
Для того-чтобы определить то количество урана, которое распалось с момента образования минерала, потребовалось изучить всю цепь последовательных распадов дочерних продуктов урана. Уран-238 (U 92 238) является родоначальником одного из радиоактивных семейств. Распадаясь, он испускает α-частицу и с периодом полураспада 4,51 миллиарда лет превращается в торий-234. Торий-234 в свою очередь распадается и с периодом полураспада 24,1 дня, испуская β-частицу, превращается в протактиний-234. Далее следует ряд распадов и превращений, сопровождающихся испусканием α- и β-частиц, и, наконец, получается стабильный изотоп: свинец-206 (рис. 53). На рис. 53 цепь распадов представлена в виде ломаной линии, причем каждый сдвиг влево обозначает α-распад, а сдвиг вправо - β-распад. Всего во время этих распадов, пока уран-238 превращается в свинец-206, испускается восемь α-частиц и шесть β-частиц.
В некоторой мере аналогично протекает распад и в двух других радиоактивных семействах. Торий-232 (Th 232 90) после шести α- и четырех β-распадов превращается в стабильный свинец-208. Актиноуран-235 (AcU 235 92) после семи α- и четырех β-распадов превращается в стабильный свинец-207.
Обычный или естественный свинец представляет собой смесь нескольких изотопов свинца: Pb 206 , Pb 207 , Pb 208 , являющихся дочерними продуктами соответствующих радиоактивных семейств. Такие изотопы называют радиогенными. Кроме того, в естественном свинце содержится и нерадиогенный его изотоп Pb 204 , Напомним, что α-частица представляет собой ядро атома гелия (Не 4 2). После Iвылета из ядра она довольно быстро замедляется, захватывает два электрона и таким образом превращается в обычный нейтральный атом гелия.
В 1905 г. Эрнест Резерфорд предложил для определения абсолютного возраста горных пород использовать радиоактивный распад урана и образование гелия. Соответствующие вычисления показали, что из 1 кг урана через 100 миллионов лет получается 13 г свинца и 2 г гелия. Через 2 миллиарда лет в породе, первоначально содержавшей 1 кг урана, накапливается 225 г свинца и 35 г гелия. Через 4 миллиарда лет вследствие распада материнского продукта в породе, первоначально содержавшей 1 кг Лорана, накапливается 400 г свинца и 60 г гелия, а урана остается только 0,5 кг. Таким образом, определив содержание в образце остаточного урана и накопившегося гелия, можно вычислить абсолютный возраст образца. При этом уже не требуется знать начальное содержание урана. Метод пригоден для определения возраста горных пород порядка миллионов и миллиардов лет.
Насколько уран-гелиевый метод точен и достоверен? Содержание урана в образце определяется с приемлемой точностью. Количественное определение гелия оказывается несколько более затруднительным, однако тоже производится с достаточной точностью. Основным источником погрешности этого метода оказывается утечка гелия в течение тех сотен миллионов и миллиардов лет, когда еще лежит в земле тот кусок горной породы, который в дальнейшем будет отобран ученым и назван образцом. Дело даже не в том, что иногда эта утечка оказывается значительной, а в том, что ее величина не известна и не поддается контролю и учету. Именно поэтому этот метод в ряде случаев давал совершенно причудливые результаты и в конце концов был оставлен.
Прежде чем обсуждать другие типы радиоактивных часов, сформулируем основные требования, которым они должны удовлетворять для того, чтобы их показания имели достаточные точность и достоверность. Таких основных требований два: 1) исследуемая система должна быть закрытой, 2) до начала процесса в системе должны отсутствовать продукты распада.
Первое требование сводится к тому, чтобы в куске горной породы, возраст которой определяется, например, уран-гелиевым методом, за все время ее хранения в естественных условиях не было ни утечки, ни притока как материнского, так и дочернего вещества. Только строгое выполнение этого условия позволяет вполне однозначно определить возраст породы от периода ее кристаллизации до момента измерения.
Необходимость выполнения второго условия также очевидна. В самом деле, если в куске породы помимо того гелия, который образовался в нем самом, есть еще и гелий, попавший в него извне, то урангелиевый метод даст фиктивно древненный возраст. Если же хотя бы часть накопившегося в образце радиогенного гелия была им потеряна, то уран-гелиевые часы покажут возраст меньше истинного.
Увы, строгое выполнение этих требований практически попросту нереально. Ни одна горная порода не изолирована полностью от окружающей среды и, следовательно, не является вполне закрытой системой. Кроме того, во многих минералах наряду с дочерними изотопами, т, е. продуктами радиоактивного распада, содержатся такие же первозданные вещества.
Означает ли это, что радиоактивные часы вообще не годны? Нет, это означает лишь то, что для получения правильного отсчета необходим учет некоторых дополнительных факторов и введение соответствующих поправок. При этом основные условия работы радиоактивных часов формулируются так: изучаемая система должна быть, почти закрытой, а приток и утечка исследуемых изотопов должны учитываться. Содержание в ней точно таких же первозданных веществ, как и исследуемые дочерние изотопы, должно быть известным или по крайней мере очень малым. Показания уран-гелиевых часов оказались недостаточно точными и достоверными именно потому, что они не удовлетворяют и этим более мягким требова-I ниям. Поэтому их и перестали применять.
В 1907 г. Б. Болтзуд указал на то, что для определения возраста минералов можно воспользоваться накоплением в них радиогенного свинца. Такую- возможность представляет, например, пара U 238 -РЬ 206 . При этом начальное содержание урана в образце не известно, однако знания его современного содержания, скорости распада и количества накопившегося стабильного свинца-206 оказывается достаточно для определения промежутка? времени, протекшего от периода кристаллизации минерала до момента измерения. Этот вариант уран-свинцового метода очень похож на изложенный ранее уран-гелиевый метод и в значительной мере наделен теми же недостатками и поэтому имеет малую точность и достоверность. Широкого применения этот метод не получил.
Калий-аргоновые часы
Калий довольно широко распространен в природе и входит в состав многих минералов. Естественная смесь изотопов калия состоит из двух стабильных его изотопов: К 39 (93,08%) и К 41 (6,91%), а также радиоактивного изотопа К 40 (0,0119%). Период полураспада К 40 равен 1,31*10 9 лет. Поэтому его удобно использовать для измерения больших промежутков времени.
Радиоактивный распад К 40 происходит по разветвленной схеме и приводит к образованию двух различных стабильных изотопов. В результате β-распада образуется кальций-40, а в результате К-захвата - аргон-40 (рис. 54). Для того чтобы этот процесс использовать в качестве радиоактивных часов, нужно измерить содержание в образце К40 и хотя бы одного из его дочерних продуктов. Какого же именно?
>
Рис. 54. Схема радиоактивного распада К 40
Во многих минералах содержится кальций. В естественной смеси изотопов кальция относительное содержание Са 40 составляет 99,60%. Таким образом, если в минерале наряду с калием содержится первозданный кальций, то добавка радиогенного Са 40 за счет радиоактивного распада К 40 оказывается относительно небольшой. Поэтому количественное определение (радиогенного Са 40 получается очень не точным.
При распаде К 40 аргона образуется приблизительно в 10 раз меньше, чем кальция, однако обычно он не входит в состав минералов. Поэтому количественное определение радиогенного Аr 40 оказывается более точным, чем Са40. Впрочем, возможно проникновение в тот или иной минерал небольшого количества воздушного аргона. Ведь в Воздухе аргона достаточно много: около 1%. К счастью, имеется способ определения содержания в образце этого постороннего аргона. Этот способ требует очень тонких измерений, но зато дает достаточно точные и надежные результаты. Он основан на том, что атмосферный аргон состоит из вполне определенной смеси изотопов: Аr36 (0,337%), Аr38 (0,06.3%) и Аr40 (99,60%). Разумеется, когда в пробу проникает воздушный аргон, то в ней оказываются все три эти изотопа.
Следовательно, определив содержание в пробе Аr 36 , можно сказать, сколько в нее проникло воздушного аргона, в том числе Аr 40 . Определив в дальнейшем содержание в образце К 40 и Аr 40 , из найденного количества аргона-40 исключают атмосферный аргон-40, а абсолютный возраст определяют из отношения количества радиогенного Аr 40 к количеству К 40 .
Таким образом, повторяется схема предыдущего типа радиоактивных часов, когда известно современное содержяние материнского продукта, скорость его распада и измеряется количество накопившегося дочернего вещества. Ранее мы уже видели, что этого достаточно для определения абсолютного возраста, который в данном случае отсчитывается от эпохи кристаллизации минерала до момента измерения.
В настоящее время разработан ряд методов количественного определения этих изотопов. Погрешность соответствующих измерений составляет доли процента. Эта дает возможность определять абсолютный возраст древнейших горных пород, равный сотням миллионов и миллиардам лет, с точностью до десятков и даже единиц миллионов лет.
Очень важным и в то же время очень трудным является отсчет с помощью калий-аргоновых часов возраста молодых горных пород. Очень важным потому, что от этого зависит решение целого ряда существенных вопросов истории Земли, например, связанных с молодым вулканизмом, с первыми этапами развития жизни и т. д. Очень трудным потому, что для этого требуется изменять очень малое количество аргона-40 с чрезвычайна высокой точностью.
Нижняя возрастная граница калий-аргоновых часов еще недавно равнялась нескольким миллионам лет. Между тем техническая верхняя возрастная граница радиоуглеродных часов- дотянута лишь до 60-70 тысяч лет, а принципиальная лежит около 100 000 лет. Таким образом, между верхней возрастной границей радиоуглеродных часов и нижней калий-аргоновых часов была довольно большая область, куда тянулись и не дотягивались руки ученых.
В недавнее время проникнуть в эту область все же ударюсь. В 1957 г. Эвернденом, Куртисом и Кистлером был Допределен абсолютный возраст некоторых вулканитов в интервале 1000 000-100000 лет. В 1961 г. другая группа ученых использовала калий-аргоновые часы для определения абсолютного возраста найденных остатков синантропа- нижнеплейстоценового человекообразного существа. В 1965 г. Е. И. Гамильтон писал: "При дальнейшем улучшении аппаратуры станет возможным прямое сравнение между радиоуглеродным и калий-аргоновым методами". Ныне это уже удалось сделать.
Точность и достоверность показаний калий-аргоновых часов в значительной мере зависит от того, насколько правильно и полно учтены потери радиогенного аргона в процессе хранения образца в естественных условиях и при обработке пробы, а также добавка Аr40 за счет проникновения в образец воздушного аргона. Эти вопросы в настоящее время достаточно полно изучены и разработаны способы учета и исключения различных искажений.
В Советском Союзе калий-аргоновый метод определения абсолютного возраста был развит Э. К. Герлингом и др. В последние годы им и его сотрудниками получены интересные результаты, связанные с определением возраста древнейших горных пород Земли.
Рубидий-стронциевые часы
Рубидий - довольно распространенный элемент, и содержащие его минералы встречаются во многих горных породах. Поэтому применение рубидий-стронциевого метода измерения времени во многих случаях оказывается очень удобным. Точность и достоверность результатов, получаемых с помощью рубидий-стронциевых часов, в значительной мере зависит от выполнения уже неоднократно упоминавшихся двух требований. Многочисленные исследования показали, что в отношении рубидия и стронция большинство горных пород ведут себя как закрытые системы, если только не имеет места переплавление пород или прорыв в них расплавов других пород. Если же такие процессы имели место, то, разумеется, рубидий-стронциевый возраст будет относиться именно к этим периодам метаморфизма пород.
Естественный (природный) рубидий состоит в основном из двух изотопов: стабильного Rb 85 (72,15%) и радиоактивного Rb 87 (27,85%). Период полураспада рубидия-87 равен 47 миллиардам лет. Поэтому рубидий-стронциевые часы удобны для измерения больших промежутков времени.
При радиоактивном распаде рубидий-87 испускает β-частицу и превращается в стабильный стронций-87. Таким образом, для того, чтобы этими часами определить промежуток времени от эпохи кристаллизации или метаморфизма минерала до настоящего момента, нужно измерить содержание в нем материнского изотопа - рубидия-87 и дочернего продукта: стронция-87. Кроме того, для того, чтобы учесть содержание в исследуемом минерале стронция-87 нерадиогенного происхождения, нужно измерить количество других его изотопов (Sr 86 , Sr 88). По содержанию этих изотопов вычисляют количество нерадиогенного стронция-87 и затем в расчеты вводят соответствующую поправку.
В ряде работ абсолютный возраст одного и того же образца определялся разными методами, например: рубидий-стронциевым, калий-аргоновым, уран-свинцовым. Такое сопоставление, в случае сходимости результатов между собой, придает им большую достоверность. В настоящее время с помощью рубидий-стронциевых часов успешно и с хорошей точностью определен абсолютный возраст многих горных пород и различного типа метеоритов.
Усовершенствование уран-свинцовых часов
Описанный ранее вариант уран-свинцовых часов довольно часто дает не очень точные и недостаточно достоверные результаты. Между тем в результате работ ряда ученых выяснилось, что в уран-свинцовом методе определения абсолютного возраста имеются дополнительные возможности повышения точности и достоверности результатов измерений. Дело в том, что многие горные породы одновременно содержат уран-238, актиноуран-235, торий-232, а также их дочерние продукты, в том числе свинец-206, свинец-207 и свинец-208. Таким образом, открывается возможность определения абсолютного возраста данного образца горной породы по двум или трем различным парам изотопов, например: U 238 - Pb 206 , U 235 - Pb 207 ? Th 232 - Pb 208 . Такая возможность, разумеется, была использована.
Если указанные пары изотопов дают совпадающие значения абсолютного возраста образца, то результаты измерений можно считать вполне достоверными. В самом деле, чрезвычайно мало вероятно, чтобы близкое совпадение двух, а в особенности трех значений, найденных, по существу, различными методами, оказалось случайным.
Однако указанная методика имеет и серьезные неудобства. На практике, из-за различного рода искажений, полного совпадения абсолютного возраста, определенного по разным парам изотопов, обычно не получается. Какую же из найденных дат считать более правильной? Нужно, ли в случае расхождения датировок отвергнуть все?
В 1956 г. Везерилл разработал методику, с помощью которой эти трудности были в значительной мере преодолены. В ее основе лежит следующая идея: на основании того, что периоды полураспада U 238 , U 235 и всех дочерних продуктов известны, для различных промежутков времени рассчитывается накопление их конечных дочерних продуктов: стабильного свинца-206 и стабильного свинца-207. Далее для ряда значений возраста определяется величина отношений Pb207/U235 и Pb206/U238. Затем строится график, в котором по оси абсцисс откладываются значения отношения Pb 207 /U 235 , а по оси ординат Pb 206 /U 238 . На этот график наносится ряд точек, соответствующих различным значениям абсолютного возраста и соответственно разным величинам изотопных отношений свинца и урана (рис. 55). Соединив эти точки плавной линией, получают кривую, названную конкордией (согласием).
При построении этой кривой считается, что системы U 238 - РЬ 206 и U 235 - РЬ 207 являются закрытыми, т.е. предполагается, что в минерале во время его пребывания в грунте не было ни утечки, ни привноса свинца и урана. Кроме того, при построении этой кривой заранее вводятся поправки на содержание в пробе малых примесей первозданных изотопов свинца. Таким образом, эта кривая соответствует чистому или идеальному случаю.
Экспериментатор, определив соответствующими измерениями содержание в образце изотопов урана и свинца и введя поправку на примесь первозданных изотопов свинца, находит реальные отношения Pb 206 /U 238 и Pb 207 /U 235 . Затем точку, соответствующую этим значениям, он наносит на график рис. 55. Если эта точка ложится на кривую конкордии, то поправки введены правильно, а утечки или привноса изотопов либо не было, либо они для исследуемых изотопов были одинаковыми. Если точка не ложится на кривую, то очевидно, что имеет место нарушение указанных выше условий и нужно искать причину этого. Таким образом, экспериментальная точка на графике рис. 55 показывает не только абсолютный возраст образца, но и степень достоверности его определения.
Усовершенствование уран-свинцового метода позволило с довольно хорошей точностью и достоверностью определить абсолютный возраст целого ряда горных пород. Между тем в настоящее время разработан еще целый ряд методов определения абсолютного возраста горных пород, основанных на использовании радиоактивных изотопов. В зависимости от типа и состава образцов, их возраста и характера решаемой задачи, ученые применяют те или другие.
Напомним, что шкала времени, построенная на чередовании различных геологических событий и смене животных и растительных форм, является относительной. Только привязка ее хотя бы в отдельных точках к абсолютным датировкам делает ее достаточно однозначной и достоверной. В настоящее время на основании датирования многих сотен характерных образцов, проведенного радиоактивными методами абсолютной геохронологии, удалось найти временные границы геологических периодов, определить скорость течения целого ряда геологических процессов и уверенно датировать основные этапы развития жизни на Земле.
Сколько лет Земле
Для определения возраста Земли представляет интерес измерение абсолютного возраста древнейших Корных пород. В работе А. Холмса по геохронологии Африки даны значения абсолютного возраста горных пород, определенного различными методами. Приведем некоторые из них: возраст галенита из Южной Родезии оказался равным 2,170 миллиарда лет, галенита из Западного Трансвааля - 2,300 миллиарда лет, моноцита из Южной Родезии - 2,6 миллиарда лет, галенита из Кокошо (Конго) - около 3,3 миллиарда лет.
В последние годы на нескольких континентах обнаружены крупные блоки древнейших пород, абсолютный возраст которых превышает 3 миллиарда лет. Например, в СССР на Украине в районе Днепропетровска была обнаружена порода, возраст которой составляет 3,2 миллиарда лет; на Кольском полуострове в районе реки Вороньей - порода, имеющая абсолютный возраст 3,600 миллиарда лет.
Возраст наиболее старых из известных нам земных минералов, разумеется, еще не является возрастом Земли. Однако земная кора не может быть моложе эпохи образования минералов, кристаллизовавшихся на определенном этапе ее развития. Таким образом, датирование древнейших минералов позволило установить, что абсолютный возраст земной коры - больше 3,5 миллиарда лет. При датировании очень древних пород уран-свинцовым методом большое значение имеет возможно более точное знание первоначального изотопного состава свинца. Как же его определить? Один из способов основан на измерении изотопного состава свинца в рудах, очень бедных ураном и торием. Понятно, что в таких рудах примесь радиогенного свинца тоже будет небольшой. Другой метод определения первоначального изотопного состава свинца построен на анализе образцов, возраст которых определен каким-нибудь другим методом. Знание возраста образца и содержания Ё нем урана и тория позволяет вычислить количество накопившегося радиогенного свинца, а сравнение с реальным содержанием дает возможность найти избыток отдельных изотопов. Этот избыток как раз и дает первоначальный изотопный состав свинца в данном образце.
Третий и наиболее совершенный метод определения первоначального состава свинца основан на исследовании изотопного состава метеоритов. В отличие от земных горных пород метеориты, прежде чем попасть на Землю, долгое время вели уединенное существование, препятствовавшее их загрязнению. Действительно, в железных метеоритах изотопные отношения Pb 207 /Pb 204 и Pb 206 /Pb 204 по сравнению с земными породами имеют наименьшие значения. Таким образом, оказалось, что для определения возраста Земли удобно воспользоваться "небесными камнями".
Напомним, что попадающие к нам на Землю метеориты бывают разной величины, различного химического и минералогического состава. Еще недавно их природа была совершенно не ясной, а появление окружалось различными легендами. Недаром на одном из метеоритов (упавшем 7 ноября 1942 г. в городе Энгисгейме на Верхнем Рейне) была сделана надпись: "Об этом камне многие знают много, каждый что-нибудь, но никто не знает достаточно".
Ныне уже десятки метеоритов тщательно изучены, определен их химический и изотопный состав, радиоактивность и т. д. Эти исследования делают довольно достоверным предположение о том, что метеориты образовались в астероидном поясе нашей солнечной системы путем дробления более крупных тел, возможно некоей промежуточной планеты. Ряд исследований изотопного состава метеоритов показал, что время формирования метеоритов и время формирования земной коры приблизительно совпадают. Этот вывод очень важен. Ведь в метеоритах отсутствовали многие вторичные процессы, с которыми приходится считаться при определении абсолютного возраста земных горных пород. Поэтому, несмотря на некоторые специфические измерительные трудности, их возраст может быть определен с хорошей точностью и достоверностью.
В 1955-1956 гг. Паттерсон с сотрудниками определили уран-свинцовым методом абсолютный возраст большой группы метеоритов, а также ряда материалов рземного происхождения. На основании этих, а также ряда других исследований наиболее достоверным значением промежутка времени, отделяющего нас от периода формирования земной коры, считается значение 4,55±0,07 миллиарда лет. Ряд соображений приводит к тому, что земная кора сформировалась приблизительно на 108 лет позже исходных метеоритных тел.. Таким образом, по "современным данным возраст Земли составляет 4,6±0,1 миллиарда лет.
Возраст солнечной системы должен быть больше Промежутка времени, прошедшего от периода формирования Земли, на то время, которое потребовалось для конденсации Солнца. По оценке В. А. Фаулера этот процесс по космическим масштабам времени был, по-видимому, не очень длительным и составлял около 0,1 миллиарда лет. Таким образом, по Фаулеру возраст солнечной системы равен 4,7±0,1 миллиарда лет.
Уголовный адвокат адвокат юрист юридическая балашиха
Кошачьи повадки меняются с их возрастом, и часто владельцы этих животных стараются выяснить возраст кошки по человеческим меркам, чтобы выходки и хитрости питомца не застали их врасплох. Определить возраст кота по человеческим меркам не так просто, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что мышление людей кардинально отличается от повадок наших питомцев, поскольку они живут только инстинктами.
Время у них проходит намного быстрее, чем у людей. Существует 3 основных способа определить, сколько лет домашнему питомцу по меркам человека:
- Таблица коэффициентов;
- Соотношение;
- Простая арифметика.
Помните, что все предоставленные в таблице возраста кота по человеческим меркам будут весьма приблизительными, поскольку невозможно точно оценить уровень интеллекта животного даже при тщательном обследовании.
Таблица коэффициентов
Наиболее популярный метод – использование таблицы коэффициентов. Это особое число, которое примерно определяет, сколько человеческих лет проходит, пока питомец проживает 1 год.
Психологические особенности, логика и мышление котов и людей некорректно сравнивать, поэтому ученые создали специальную табличку, показывающую соотношение кошачьего и человеческого возраста:
Эта табличка позволяет узнать, сколько лет кошке по человеческим меркам. Если точный возраст неизвестен, его может установить любой ветеринар (по зубам животного и по общему состоянию организма).
Коэффициент показывает только скорость старения организма кошки, а вовсе не формирование его интеллекта.
Соотношение возрастов
Возраст кошек в переводе на человеческий можно установить с помощью соотношения. При таком варианте подсчета один год жизни питомца следует приравнять к определенному количеству лет жизни человека. Пример:
- 15 человеческих лет – это 1 год жизни кота;
- 24 человеческих года – второй год жизни кота;
- Далее каждый год жизни кошки прибавляет к ее возрасту 4 человеческих года, пока цифра не дойдет до 16 лет;
- После этого периода каждый год приравнивается к 3-м.
Таким образом, можно проследить взросление кошки. Двухлетний кот и 24-летний парень вполне могут считаться сверстниками. В этом возрасте у домашнего питомца уже полностью сформирован характер.
Заболевания, связанные с возрастом, начинаются обычно к 15 годам (76 человеческих лет кошке). Поведение домашнего животного также значительно меняется:
- Резко снижается интерес к любым кошачьим играм;
- Появляется сонливость;
- Могут начаться болезни, связанные с износом организма.
На возрастные особенности, поведение и характер может влиять порода животного.
Простая арифметика
Очень простой способ узнать, сколько лет живет кошка по человеческим меркам, это умножить возраст животного на 7. Этот метод дает самый неточный результат из всех перечисленных выше, например, годовалый кот более самостоятелен, чем ребенок в возрасте 7 лет . Причина в том, что нашими питомцами движут, в основном, инстинкты, которые помогают быстрее адаптироваться. Также коты чаще доживают до 20 лет, чем человек до 140. Этот арифметический метод, при котором год жизни кошки по человеческим меркам равен 7 годам, не дает возможности и сопоставить стадии развития интеллекта.
Перевести кошачий возраст в человеческий с помощью предложенных систем не сложно. Основная проблема в том, что ни один из существующих методов не даст точного результата.
Если возраст кошки изначально неизвестен
Нередко жалостливые любители наших пушистых меньших братьев берут одного из них с улицы, и в этом случае довольно трудно установить возраст животного даже приблизительно. Но для того, чтобы знать, сколько же лет коту по человеческим меркам, просто необходимо знать его точный год рождения.
В этом деле вам сможет помочь ветеринар. Опытные врачи легко определяют возраст и годы кошки по отношению к человеку при осмотре ротовой полости животного.
Если возможности отвезти животное к ветеринару у хозяина нет, можно попробовать самостоятельно изучить вопрос.
Развитие зубов:
- Все молочные зубки прорезаются у месячного котенка;
- Коренные — в возрасте 6 месяцев;
- В возрасте 1,5 года нижние центральные резцы стираются;
- В возрасте 2,5 лет начинают стираться средние нижние резцы;
- К 3,5 и 4,5 годам соответственно истираются центральные и средние нижние резцы;
- К 5,5 годам могут стираться клыки;
- К 6 ухудшается состояние верхних крайних резцов;
- До 9 лет видоизменяются трущиеся поверхности всех нижних резцов;
- Старение центральных верхних резцов начинается примерно к 10 годам;
- К 12 годам животное может потерять центральные резцы;
- На 15-м году жизни он может остаться без зубов.
Эти цифры могут изменяться в зависимости от качества жизни, рациона питания, породы животного. Сохранить зубы коту как можно дольше поможет добавление всех необходимых минеральных веществ и витаминов в пищу.
После того, как вы вычислите, сколько точно лет вашему питомцу, может быть применена таблица кошачьего возраста по человеческим меркам.
Как образ жизни влияет на долголетие кота
Чтобы продлить жизнь домашнему любимцу, для него необходимо создать максимально благоприятные условия, такие как:
- Сбалансированный корм;
- Уютное и теплое место для отдыха и сна;
- Не допускать физических и психологических травм;
- Регулярно наблюдаться у ветеринара;
- Защитить животное от всех неблагоприятных факторов, которые могут сократить жизнь кота (например, решить проблему стресса во время брачного периода).
Важно знать, что кастрированные коты и стерилизованные кошки живут, как правило, дольше, чем особи, которые принимают участие в продолжении рода.
Что делать, чтобы продлить жизнь коту
Хозяин должен правильно заботиться о своем питомце, чтобы он жил как можно дольше. Есть несколько рекомендаций, которые стоит изучить прежде, чем заводить котенка:
- Тщательно следите за рационом питания животного, старайтесь покупать сбалансированные, качественные корма;
- Покупайте дополнительно специальные витамины и пищевые добавки, которые могут предотвратить авитаминоз. Эти препараты продаются в любой ветеринарной аптеке;
- Учитывайте все рекомендации, которые связаны с особенностью ухода ха определенной породой;
- Почаще играйте со своим любимцем, если есть возможность – отпускайте на прогулку, чтобы животное могло вести активный образ жизни;
- Заботьтесь о его здоровье. Обязательно сделайте все необходимые прививки, обращайтесь за помощью к ветеринару при первых признаках любого недуга, держите миску всегда чистой, обеспечьте постоянный доступ к воде;
- Дарите животному любовь и внимание, которые обязательно скажутся положительно на его долголетии.
Сравнение возрастных периодов кота и человека
Младенчество
Период младенчества у котенка проходит стремительнее, чем у людей. Он длится всего несколько недель. За это время котенок переживает тяжелый период, познает новый мир, учится ходить.
Котята рождаются слепыми, глухими и совершенно беспомощными. Спустя неделю, защитная пленка на ушах исчезает, а глазки открываются через 5-9 дней после рождения . На второй неделе начинаются резаться зубки. Если переводить этот возраст на человеческий, то у наших детей этот период наступает через 5-9 месяцев после рождения.
Месячные котята уже бегают и прыгают, то есть это примерно полтора года кошки по человеческим меркам. Трехмесячный кот сравним по интеллекту с двухлетним ребенком.
Детство
Дети кошек очень быстро развиваются, поэтому сопоставить этот период с человеческими детьми непросто. На 4 месяце жизни эти животные уже активно играют и общаются с другими питомцами , распознают «своих» и «чужих», могут ухаживать за собой без помощи мамы (вылизывать шерстку, умывать мордочку, точить коготки, самостоятельно питаться). Всему этому они учатся по примеру матери, хотя инстинкты тоже играют немаловажную роль.
За первый год жизни кот проходит все этапы взросления, что сравнимо с 18 годами человеческой жизни. Именно поэтому следует максимально уделять внимание воспитанию своего домашнего любимца до того, как у него сформируются привычки и игры, которые вы не хотите или не можете терпеть. Вы должны научить его, что нельзя ходить в туалет там, где ему захочется, нельзя точить когти о мебель и т.д.
Подростковый период
Нельзя относиться к взрослым котам, как к деткам, нельзя не реагировать на агрессию, «лужи» и другие вредные шалости, думая, что с возрастом это все прекратится само собой. Помните, что 6-месячный возраст кошки по человеческим годам сравним с уже развитым человеческим подростком.
В его повадках и характере происходят очень большие изменения, которые часто напоминают поведение тинэйджеров.
Хоть котенок выглядит маленьким и милым, как ребенок, оно начинает испытывать границы дозволенного. Если хозяин хочет воспитать послушного кота, необходимо твердо и своевременно пресечь «бунтарство».
Следующий неприятный для владельцев котов сюрприз в этом необычном возрасте животных – это половое созревание. В возрасте 6,5 месяцев у кошечек начинается течка , а коты, в свою очередь, могут реагировать на них, поскольку уже вполне готовы к спариванию. Однако нежелательно допускать вязки, ведь в этот период кошечка еще не готова ни к родам, ни к материнству, а забеременеть она может.
Молодость
В период молодости кот силен, ловок и неутомим. Для породистых котов это лучший период для различных соревнований и выставок. До 7 лет животное оптимально подходит для того, чтобы завести здоровое потомство.
Зрелость
Этот период может наступить в возрасте 6-10 лет. По человеческим меркам это примерно 40-55 лет. Кот все еще может иногда поиграть, но чаще ведет себя спокойно. Люди, которые занимаются профессиональным разведением породистых котов, снимают с вязки животных, которые перешли в эту стадию.
Старость
Пожилым котом считается животное в возрасте 10-12 лет, хотя есть особи, которые доживают и до 20 лет.
Поэтому такой почетный возраст совершенно не обязательно символизирует близость смерти. Все зависит от условий его содержания и состояния здоровья. Например, уличные коты редко доживают до 10 лет, а домашние часто перешагивают 16-летний порог.