Как археологи определяют возраст исторических находок

В современном мире много удивительных вещей, но в мире прошлого их еще больше! Каждый год исследователи делают все больше удивительных открытий о том, как жили наши предки и как складывалась история Земли, исчисляющаяся миллионами лет. Однако вы никогда не задумывались, как именно ученые определяют возраст останков, мумий и различных окаменелостей, которые находят? Некоторые всерьез думают, что они делают это наугад, но, конечно, все куда серьезнее. И интереснее!

Существует множество методик определения возраста, некоторые из которых подходят только для определенных вещей вроде оценки керамических изделий, архитектуры и т.д. Однако наибольшей популярностью пользуются пять этих методов.

Стратиграфия 

Это классический метод датировки, который берет свое начало еще в XIX веке. Чаще всего к данному методу прибегают во время раскопок городов и поселений, поскольку в местах проживания людей почва неизбежно повышается под воздействием земляных работ и строительства. То земляное наслоение, которое возникает в результате человеческой деятельности, называется «культурным слоем». Каждый такой слой сохраняет в себе определенный период жизни общества: древние сооружения, орудия труда, следы нашествий или пожаров и т.д. 

Как же происходит сама датировка? Слой одного памятника, про который известно больше (например, благодаря уцелевшим летописям), просто сравнивают с новым слоем, который требуется изучить. В результате сравнительного анализа структуры, цвета и состава почвы археологи могут рассчитать по выявленным характеристикам, какому периоду времени они соответствуют. С помощью стратиграфии можно даже восстановить последовательность определенных событий или развития общества: для этого слои одного места сравниваются друг с другом (например, нижний со средним, средний с верхним и т.д.). Нижние слои всегда древнее верхних, поэтому использовать стратиграфию можно только на неповрежденных и нетронутых человеком слоях. В противном случае слои могут перемешиваться друг с другом, что искажает результаты.

Типологический метод

Вместо того чтобы датировать сами слои почвы, здесь датируются художественные особенности, найденные в них. Ведь если получится определить возраст хотя бы одного художественного объекта, то будет понятен и тот период времени, в котором он существовал. Данный метод основывается на составлении типологических категорий, в которые распределяются все находки. Чтобы точно установить датировку, в одной категории нужно собрать хотя бы 3–4 археологических объекта одного типа. Определив границы периода, в который могли появиться эти объекты, можно определить средний отрезок времени, который и будет периодом существования культурного слоя. Однако точность такой датировки зависит от количества вещей в одной категории, которые удалось найти, поэтому подходит этот метод далеко не всегда.

Радиоуглеродный метод 

Это наиболее современный и часто используемый метод для датировки мумий и человеческих останков, который позволяет датировать находки с максимальной точностью. Он основывается на оценке содержания в органике радиоактивного углерода С-14, который вбирают в себя все живые организмы (как деревья, так и люди) вместе с обычным углеродом из атмосферы. Однако концентрация радиоактивного углерода начинает снижаться после смерти организма, так как С-14 подвергается распаду. Например, если сравнить содержание С-14 в тысячелетнем дереве и современном саженце, то окажется, что в молодом деревце изотопов радиоактивного углерода в два раза больше. Радиоуглеродный метод работает только на организмах не старше 70 000 лет, так как за это время углерод полностью распадается. Если же нужно датировать более древние организмы вроде динозавров, то оценивается бериллий-10 или иные изотопы.

Главный недостаток этого метода заключается в том, что с его помощью можно датировать лишь органические вещества, то есть для датировки исторических объектов и артефактов он не подойдет. Однако и здесь есть исключения: например, оценить возраст иконы посредством радиоуглеродного метода все-таки можно, если икона сделана из дерева, — для этого достаточно проанализировать именно ее деревянный каркас. Также можно использовать и другие органические элементы вещей, например, следы растительности на конструкциях и т.д.

Еще одна проблема, которая по сей день стоит перед учеными, использующими радиоуглеродный метод, — это необходимость калибровать полученные данные по шкале. Ведь недавно выяснилось, что содержание С-14 в атмосфере со временем изменяется. Таким образом, некоторые организмы могут оказаться вовсе не такими старыми, как считалось раньше.

Палеомагнитный метод 

Так как одной из самых частых находок археологов во время раскопок являются керамические изделия, вполне логично попытаться датировать остальные конструкции именно с их помощью. Так и появился палеомагнитный метод, основанный на изменениях в магнитном поле Земли и свойстве материалов намагничиваться под его воздействием во время обжига в печи. 

Вещества, содержащие железо, сохраняют некоторую намагниченность даже при трансформации из жидкого состояния в твердое. Также вектор этой намагниченности будет совпадать с вектором поля Земли в момент образования вещества. Все эти данные соотносят с системой геохронологических шкал, разработанных палеонтологами. Минус же метода заключается лишь в том, что для такого анализа подходит лишь предмет, который не перемещали после обжига, что, конечно, встречается редко.

Как определяется возраст звезд

Что касается определения возраста космических объектов, то здесь, конечно же, действуют совершенно иные правила и подходы. Обычно выделяют такие методы, как свинец-свинцовый, калий-аргоновый и аргон-аргоновый. Свинец-свинцовый позволяет определить даже возраст планет Солнечной системы, и именно с его помощью ученым удалось установить, что Земля насчитывает более 4,5 млрд лет, когда геохимик Клэр Паттерсон измерил количество изотопов свинца в метеорите, упавшем в Аризоне около 30 тысяч лет назад. Такое же количество изотопов Паттерсон затем выявил и непосредственно в земной породе, в то время как камни в заливе Гудзона в Канаде имеют возраст около 4 млн лет. Анализ лунных камней также насчитал около 4,5 млн лет. Все это и позволяет установить определенные временные рамки существования нашей планеты.

Со звездами дела обстоят несколько сложнее. Поскольку до звезд от нашей планеты расстояние не менее 20 000 световых лет, человечество не может использовать для датирования непосредственный кусочек их почвы. Зато оно может использовать их свет, по которому с помощью спектроскопа легко определить химический состав звезды!

Словно живой организм, звезда со временем эволюционирует, проходя особый жизненный цикл от протозвезды до белого карлика. В процессе этих эволюционных изменений меняются и ее термоядерные реакции. Например, наше Солнце в основном состоит из гелия и водорода, а стадия горения водорода — самый долгий этап жизненного цикла (он занимает почти 90% от всей жизни звезды). Также чем выше масса звезды, тем быстрее она проходит свой цикл. Так, ученые узнали, что нашему Солнцу почти столько же, сколько Земле, — 4,57 млрд лет, а Полярной звезде, главной героине многих детских сказок, всего от 70 до 80 млн. По такому же принципу можно узнать и примерный возраст Вселенной, если определить самые старые ее объекты.

Наверняка близок тот день, когда исследователи изобретут новые способы датирования как археологических, так и космических находок. Кто знает, какие интересные детали мы узнаем об окружающем нас мире тогда?