ТОЧНЫЕ ХРОНОЛОГИЧЕСКИЕ ШКАЛЫ ПРОТЯЖЕННОСТЬЮ СВЫШЕ
10 ТЫСЯЧ ЛЕТ И “СТАТИСТИЧЕСКАЯ ХРОНОЛОГИЯ” А.Т.ФОМЕНКО

В.А.Дергачев

Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе Российской Академии Наук,
194021 Санкт-Петербург, Политехническая ул. 26. Телефон: (812)247-9981,
Факс: (812)247-1017. E-mail: v.dergachev@pop.ioffe.rssi.ru

Введение

Естественно, прежде чем что-либо датировать, нужно получить абсолютную хронологическую шкалу, а затем уже по ней производить определение дат или искать закономерности тех или иных связей. Еще сравнительно недавно наиболее надежной основой для абсолютной археологической хронологии были письменные источники. Но древнейшие известные письменные источники датируются только второй половиной 4-го тысячелетия до н.э. Нельзя не отметить, что датировки памятников и культур письменной эпохи содержат неопределенности из-за неясностей в самих источниках. Не всегда ясна в ряде случаев и привязка летоисчисления, которому следовал тот или иной автор.

На основе изучения многочисленных древних летописей академик А.Т.Фоменко составил “карту времени” древней и средневековой истории Европы, Средиземноморья, Египта и Ближнего Востока и обнаружил многочисленные совпадения и повторы. Применяя эмпирико-статистические методы к датировке событий, описанных в древних текстах, он построил так называемую “статистическую хронологию” (Фоменко А.Т. 1990, 1993; Носовский Г.В. и Фоменко А.Т. 1996 и др.). По мнению А.Т.Фоменко, построенная им хронология согласуется с традиционной на интервале 13-20 вв., но расходится с ней на более ранних периодах. Чтобы исправить расхождения в хронологии, он предлагает концепцию трех “временных сдвигов” 330, 1050 и 1800 лет, что радикально реконструирует историю. На основе результатов своей работы он приходит к выводу, что истинную хронологию событий ранее 10 века нашей эры воссоздать трудно. Конечно, нельзя не согласиться с автором этой концепции, что упорядоченная на сегодняшний день хронология древности имеет противоречия и вряд ли эти противоречия могут быть решены без привлечения в историческую науку естественных наук. Не оспаривая важность полученных автором научных результатов применительно к изучению текстов, нельзя не отметить, что А.Т.Фоменко впадает в заблуждение относительно точности и достоверности хронологических шкал, получаемых с помощью дендрохронологического и радиоуглеродного методов, и фактически отвергает их.

Однако, в настоящее время надежно установлено, что точными хронометрами времени могут быть серии годичных колец деревьев известного возраста. Известно, что благодаря дендрохронологии, ученые естественных наук получили возможность оперировать с крайне необходимым для них инструментом - точным календарным временем. Научные исследования в области дендрохронологии ведутся по различным направлениям, которые представляют интерес не только для ученых, но и для всего человечества, и достигли значительных успехов. Построенные отдельные дендрохронологические шкалы без разрывов покрывают несколько тысячелетий. Унифицированная дендрошкала уже перекрывает 10 тысяч лет от современности. Не менее разительны успехи в определении возраста образцов с помощью усовершенствованной классической методики радиоуглеродного датирования и благодаря развитию новой методики - ускорительной масс-спектрометрии и выяснению причин отклонений возраста, определяемого радиоуглеродным методом, от истинного возраста.

В данной работе анализируется современное состояние исследований по дендрохронологии и радиоуглеродной калибровочной кривой. Обращается внимание на то, что благодаря широкому развитию экспериментальных методов естественных наук, появились возможности создания непрерывных временных шкал с высокой точностью (в отдельных случаях до года) не только по кольцам деревьев, но и по слоям льда, озерным отложениям, кораллам, на интервалах времени, покрывающих последние тысячи и десятки тысяч лет. Эти природные архивы являются незаменимыми для точной датировки как событий античного времени, истории и предыстории челоека, так и для исследования многих природных процессов в прошлом.

Дендрохронологические календари

Для установления хронологии дописьменных культур археологи взаимодействуют с учеными в области естественных наук. При этом успех в получении абсолютной хронологической шкалы для археологии как для периода письменных источников, так и для последних более чем десяти тысяч лет обеспечен благодаря сочетанию дендрохронологического и радиоуглеродного методов датировки. Во многих странах мира этот метод абсолютного датирования получил единодушное признание исследователей и прочно внедрился в практику археологических исследований. Однако, в своих работах академик А.Т.Фоменко отвергает эти объективные методы датировки. Чем же при этом руководствуется академик А.Т.Фоменко?

Для того, чтобы отвергнуть дендрохронологический метод, автору оказалось достаточным сослаться на научно-популярную книгу Олейникова А. (1971) “Геологические часы”, в которой увлекательно повествуется, как указано в аннотации книги, “о строении Земли, ее древних обитателях и разнообразных способах, позволяющих разгадать время рождения земных слоев”. Без какого-то бы то ни было научного анализа, на основании воспроизведенных из этой книги цитат: “Ученые многих стран Европы стали пытаться применить дендрохронологический метод... Но выяснилось, что дело обстоит не так просто. Древние деревья в европейских лесах насчитывают всего 300-400 лет от роду... Древесину лиственных пород изучать трудно. Крайне неохотно рассказывают ее расплывчатые кольца о прошлом” (Олейникова А. (1971, стр. 92), А.Т. Фоменко делает вывод, что “сам метод в большой степени условен” и поскольку “дендрохронологические шкалы в Европе протянуты вниз только на несколько столетий”, это “не позволяет датировать сооружения, считающиеся античными” (Фоменко А.Т. 1993). В последующих своих трудах, в частности, (Носовский Г.В. и Фоменко А.Т. 1996), для дискредитации дендрохронологического метода в целом и для подтверждения своих выводов А.Т.Фоменко воспроизводит отдельные “плавающие” дендрошкалы по различным породам деревьев для Италии, Балкан, Греции и Турции, имеющие разрывы и не увязанные друг с другом. Представленные шкалы были взяты из доклада американского исследователя П.И.Кунихольма из отдела истории и археологии Корнельского университета, историка, занимающегося археологическими исследованиями исключительно в районах Ближнего Востока и Средиземноморья и касались, в основном, этого региона. Естественно, по фрагментам дендрошкал для отдельных районов земного шара нельзя делать глобальных выводов о непрерывной абсолютной хронологической шкале большой протяженности, но это не для академика А.Т.Фоменко, который делает вывод, что сообщение П.И.Кунихольма является отражением современного состояния дендрохронологии на весну 1994 года (Носовский Г.В. и Фоменко А.Т. 1996).

Известно, что деревья являются одними из наиболее долгоживущих на Земле организмов. Обычно за один вегетационный период образуется одно годичное кольцо. Деревья чутко реагируют на любые изменения внешней среды, что проявляется в изменении ширины годичного кольца - хорошо выраженного и легко доступного анатомического признака дерева. Годичный прирост деревьев зависит от многих внешних и внутренних факторов: условий в месте произрастания дерева, возраста, плодоношения, наследственных факторов, типа дерева, климата, солнечной радиации, стихийных явлений и ряда других причин.

Изучением хронологических последовательностей ежегодного прироста колец деревьев занимается дендрохронология. Корректное применение метода позволяет установить точное положение каждого кольца на спиле древесины и истинный год, в который оно произрастало.

Фритс (Fritts H.C. 1969) определил дендрохронологию как науку, которая занимается систематическим изучением годичных колец древесных растений для датировки событий прошлого и для оценки климатических изменений. Еще основатели дендрохронологии Шведов Ф.Н. (1892) и Дуглас (Douglass 1919, 1928, 1936) обращали внимание на изменчивость ширины годичных колец деревьев от количества осадков. Методы изучения прироста древесины, методы дендрохронологии и методы интерпретации дендроматериалов смежными науками широко освещены в ряде работ, например, (Битвинскас Т.Т. 1974; Битвинскас Т.Т. и др. 1988; Колчин Б.А. и Черных Н.Б.). Кроме того, методы дендрохронологии и методы анализа колец деревьев изложены в работах, опубликованных в ряде сборников, таких как: Дендрохронология и дендроклиматология, 1986; Methods of Dendrochronology, 1987; Methods of Tree-Ring Analysis: Application in the Environmental Sciences, 1990 и др. Важно подчеркнуть: в основе науки дендрохронологии и всех ее приложений лежит тот факт, что датирование по годичным кольцам производится с точностью до одного года.

Дендрохронология как наука развивается очень интенсивно. Научные исследования в области дендрохронологии и дендроклиматологии ведутся по различным направлениям, которые представляют интерес не только для ученых, но для всего человечества, и достигли значительных успехов.

Древесное кольцо как объект для исследования природных процессов прошлого и датировки представляет интерес, по крайней мере, по трем позициям: 1) индикатор времени в прошлом, 2) эталон для создания дендрохронологических шкал, 3) архив природных процессов.

Безусловно, наиболее ценными образцами для получения точной временной шкалы и погодичной информации об эволюции природных процессов в прошлом и возможности их прогнозирования являются кольца растущих деревьев с четко выраженными кольцами. Такими свойствами обладают хвойные и ряд лиственных деревьев.

Самыми долгоживущими деревьями на нашей планете, по-видимому, являются остистые сосны, произрастающие в Белых горах на востоке центральной части штата Калифорния и на склоне гор Сьерра-Невада. Хвойные породы там произрастают на высоте более 3000 м над уровнем моря и достигают возраста в несколько тысяч лет (древнейшее из известных в мире живых деревьев имело возраст 4600 лет). Патриархами являются также и секвойядендроны, произрастающие во влажных районах Тихоокеанского побережья Северной Америки. Некоторые виды арчевых деревьев в Средней Азии имеют возраст 1500-2000 лет, отдельные экземпляры тисса - до 800-1000 лет. При проведении исследований в СССР в 1968-1990 гг. для радиоуглеродных исследований использовались долгоживущие деревья: ель восточная (Северный Кавказ) возрастом 600 лет, сосна обыкновенная (Карелия) - 525 лет, лиственница сибирская - 400 лет, сосна обыкновенная - 302 года. В целом, в Европе, как правило, возраст живых деревьев не превышает 300-400 лет.

Как указано выше, счет годичных колец для построения точной шкалы эффективен только в пределах жизни одного дерева. Чтобы продлить шкалу в более удаленное прошлое, необходимо использовать так называемую “перекрестную датировку”, которая увязывает воедино следующие друг за другом поколения деревьев. Суть перекрестной датировки заключается в том, что все деревья, чувствительные к климатическим условиям, взятые в одном районе, должны обнаруживать одинаковый порядок распределения широких и узких годичных слоев, который отражает годичные климатические изменения. Чтобы увязать эти картины годичных слоев между поколениями деревьев, дендрохронологи берут несколько десятков деревьев с одного участка и подвергают их тщательному анализу, учитывая при этом такие особенности, как, например, выпадение или образование ложного годичного кольца. После этого берут живое дерево известного возраста и более старое (мертвое) дерево, возраст которого неизвестен. Соответствующее совмещение перекрывающихся конфигураций годичных колец обоих деревьев позволяет датировать более старое дерево. Для сравнительных дендрохронологических исследований рассчитывают ряд статистических параметров в скользящем окне для каждого региона (в частности, ширину кольца, среднюю чувствительность, автокорреляцию, высокочастотные вариации и др., а также взаимную корреляцию между различными хронологиями в качестве параметров) и все результаты сводятся в один гарфик. С появлением компьютеров и с разработкой статистических моделей анализ годичных колец стал весьма успешным.

В качестве примера рассмотрим применение дендрохронологического метода для датировки деревянных сооружений заполярного города Мангазеи (66^o 36’ c.ш. и 82^o 16’ в.д.) (Шиятов С.Г. 1972), который сыграл большую роль в первоначальном освоении Сибири. Город был заложен в низовьях реки Таз в 1601 году и оставлен в 1672 году. С тех пор на территории Мангазейского городища постоянных поселений не существовало. От прежних деревянных зданий и сооружений остались самые нижние 3-5 венцов, древесина которых, погребенная в землю в слой вечной мерзлоты, большей частью хорошо сохранилась. Шиятов С.Г. для определения времени постройки брал из наиболее сохранившихся бревен по несколько срезов (всего было взято 185 срезов из различных сооружений). По этим данным была построена “плавающая” шкала, датировка которой осуществлялась методом перекрестного датирования по графикам годичного прироста (рис. 1). Наличие в срезах довольно значительного количества колец (не менее 150) и знание промежутка времени существования Мангазеи намного облегчали датировку. Абсолютная дендрохронологическая шкала за 867 лет (с 1103 по 1969 гг.) была построена перекрестным наложением шкал древней древесины и по найденным в районе Приобского Севера и в окрестностях Мангазеи ныне живущим старым деревьям - лиственницам и елям, внутренние кольца которых образовались еще до основания города. В самой верхней части (кривые 1-3) приведены индексы прироста древесины лиственницы из мангазейских сооружений, а в нижней (кривые 4-6) - индексы прироста этих живущих деревьев за время с 1597 по 1969 гг. Правильность абсолютой датировки подтвердилась также известными по историческим документам датами постройки некоторых сооружений, древесина из которых была использована в настоящем исследовании.

Рис. 1. Колебания ширины годичных колец лиственниц (относительные единицы), произраставших в районах Приобского Севера и окрестностях Мангазеи: 1 - верикальный столб воеводского столба, 2 - Троицкая церковь, 3 - часовня Василия Мангазейского, 4 - стандартная кривая по 29 лиственницам из окрестности Мангазеи, 5 - окрестность Мангазеи, 6 - Ямал.

Нельзя не упомянуть о той большой роли дендрохронологов Аризонского университета, благодаря которым была создана непрерывная дендрошкала по остистой сосне протяженностью почти в десять тысяч лет. Сначала ученик Дугласа Э.Шульман, а затем К.Фергюссон в течение десятков лет проводили кропотливую многоплановую работу по созданию длительной по времени дендрошкалы. Так, для создания хронологии с 1962 по 1967 гг. К.Фергюссон собрал образцы древесины более чем от 1000 деревьев из района Белых гор. Для проверки и сравнения графиков годичных колебаний К.Фергюссон и Г.Фриттс использовали полученную ранее для гигантского секвойядендрона с гор Сьерра-Невады дендрошкалу протяженностью до 1250 г. до н.э. Кроме того, делались контрольные сопоставления с интегрированной археологической дендрохронологической шкалой Юго-Запада, доведенной до 59 г. до н.э. Г.Фриттс проводил большую работу по корреляции дендрошкалы Белых Гор с дендрошкалами из других районов страны. Постепенно шаг за шагом удревнялась шкала по сосне остистой и к 1972 году была составлена непрерывная абсолютная дендрохронологическая шкала протяженностью до 4000 г. до н.э. (Fergusson C.W. 1973), а в последующих исследованиях была расширена до 6700 г. до н.э. (Fergusson C.W. and Graybill 1983). Непрерывная дендрохронологическая шкала по остистой сосне стала одной из важнейших ступеней в создании абсолютной хронологии голоцена.

Значительно позднее стали развиваться дендрохронологические исследования в Евроле (в настоящее время в Западной Европе действует около 20 лабораторий). Основными причинами медленного развития дендрохронологии в этом регионе планеты явились относительно непродолжительная жизнь древесных насаждений (300-500 лет) и сложная взаимосвязь климатических факторов. Основу составления абсолютных дендрохронологических шкал в Европе составляет метод перекрестного датирования систем наложения серий образцов годичных колец ныне живущих деревьев на моделях от ископаемых деревьев, памятников древней архитектуры и объектов археологии. Большим успехом европейских дендрохронологов явилось создание непрерывных дендрохронологических шкал на протяжении последних нескольких тысяч лет, используя древесину (главным образом, хорошо сохранившиеся долгоживущие дубы, возраст которых колебался от 100 до 400 лет), найденную в торфяных болотах в Ирландии и в аллювиальном галечнике рек в Германии. Создание европейского дендрохронологического календаря по дубу стало проектом десятилетий, когда в своем анализе колец они шаг за шагом переходили от древних образцов древесины ко все более и более древним. Так, к 1976 году непрерывная дендрохронологическая шкала по дубу в Германии была продвинута до 717 г. до н.э. и наметились перспективы расширения шкалы для последних 8700 лет (Becker B. 1979). Заметим, что получение таких непрерывных шкал по ископаемой древесине стало возможным благодаря сочетанию дендрохронологического и радиоуглеродного методов датирования.

По ирландскому дубу в 1982 году была создана абсолютная хронология, простирающаяся до 13 г. до н.э. и плавающая хронология от приблизительно 200 г. до н.э. до 5300 г. до н.э., которая к 1984 году была связана с абсолютной шкалой (Pilcher J.R. et al. 1984). К этому времени хронологию по германским деревьям удалось продлить до рекордной протяженности - до 10 тысяч лет от современности (Becker B. and Kromer B. 1986). Следует заметить, что две хронологии: одна из Германии, а другая из Северной Ирландии были перекрестно датированы, что позволило установить европейскую мастер-хронологию по дубу протяженностью до 5300 лет до н.э.!

До окончательной увязки в течение нескольких лет хронология по дубу не была абсолютной и содержала три части: абсолютную мастер-хронологию (до 4000 г. до н.э.), плавающую мастер-хронологию (4000 - 7200 гг. до н.э.) и более раннюю часть (до 7200 г. до н.э.), указанную на рис. 2 как хронология “Main 9”. В 1993 г. эти части были увязаны воедино и как показано Беккером (Becker B. 1993), хронология последних 9900 лет воспроизводится минимум 15-25 перекрестно датированнными образцами, что является достаточным для перекрестного датирования среди индивидуальных кривых мастер-хронологии. На рис. 3 приведена картина воспроизведения мастер-хронологии по дубу из соответствующих дендрохронологических рядов деревьев, взятых из долин Рейна, Майна и Дуная и исторических и доисторических стоянок на юге центральной части Европы. Установление этой хронологии требовало связывания тысяч современных, исторических и доисторических записей колец деревьев посредством перекрестного датирования. Эта работа Беккера ярко демонстрирует надежность хронологии, представляющую воспроизведение мастер-хронологии для голоцена. Веской проверкой абсолютной дендрохронологии является доказательство воспроизводимости перекрестным датированием независимо установленных хронологий годичных колец, что и было прослежено сравнением хронологии по дубу в Германии с ирландской хронологией также по дубу. Наиболее длинные хронологии по деревьям сосны и дуба приведены ниже:

Рис. 2. Протяженность отдельных дендрохронологических шкал по деревьям дуба (темные блоки) и сосны (светлые блоки), извлеченных из аллювиальных отложений в долинах рек Рейна, Дуная и Майна: блоки большого размера - хорошо воспроизводящиеся мастер-хронологии по большому количеству образцов, блоки средних размеров - повторяющиеся хронологии по 3-8 деревьям, узкие блоки - индивидуальные деревья.

Проводится тщательный анализ, взаимное сравнение хронологий, учет возможных ошибок, коррекции и последующая синхронизация в общих интервалах на регулярно созываемых конференциях или рабочих группах с целью детализации и расширения временного интервала надежной калибровочной кривой для радиоуглеродного метода.

Используя перекрестное датирование, хронологии датированных годичных слоев были разработаны для сотен мест в Северной и Южной Америке, Европе, Австралии, Новой Зеландии, Арктике с помощью образцов как старых деревьев, так и деревьев, взятых из древних строений и археологических раскопок. Особое внимание обращается на точную состыковку древесно-кольцевых серий. Неполная датировка колец ведет к дискредитации дендрохронологического метода.

К настоящему времени почти вся территория бывшего Советского Союза, хотя и неравномерно, подверглась дендрохронологическому изучению более чем 20 исследовательскими группами. Наиболеее изученными являются районы Сибири, Дальнего Востока и Средней Азии. По хвойным деревьям получены сотни дендрохронологических рядов, в основном по древесине с ныне живущих деревьев. Самыми длинными по живущим деревьям являются ряды: по арче туркестанской в Средней Азии - 1224 года (Мухамедшин К.Д. 1978) и 808 лет (Ловелиус Н.В. 1979), по лиственнице сибирской - 1010 лет на Полярном Урале (Шиятов С.Г. 1981), 867 лет в Западной Сибири (Шиятов С.Г. 1975), 677 лет на Алтае (Адаменко М.Ф. 1978). К сожалению, у нас слабо используется ископаемая древесина и древесина из исторических и археологических памятников для построения длительных дендрохронологических рядов. В восточных районах имеется очень много хорошо сохранившейся древесины, захороненной в торфяниках, речных и озерных отложениях, особенно в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов. В субарктических и высокогорных районах древесина хвойных пород сохраняется на поверхности до 600-800 лет после ее отмирания. Нельзя не отметить и перспективность создания длительных дендрошкал (до ~ 6000 лет назад и более (Битвинскас Т.Т. и др. 1978) по ископаемым деревьям из песчано-гравийных карьеров пойменной террасы реки Вилия (Нерис) близ города Сморгонь (Белоруссия).

Дендрохронологические исследования с целью построения хронологии древесных колец наиболее эффективны на деревьях, чувствительных к климатическим изменениям. В то же время в ряде районов климатические условия таковы, что не позволяют визуально проследить картину чередования колец, т.е. годичные кольца мало отличаются друг от друга. Это характерно, например, для деревьев, которые растут в районах обильного выпадения осадков или на почвах с большим количеством подземных вод. Могут ли такие “расплывчатые кольца” давать информацию о прошлом, как это имеет место при анализе распределения ширины годичных слоев в образцах с четко выраженной структурой? Оказывается могут, и это характерно как для хвойных, так и для лиственных пород. Благодаря рентгеновскому анализу годичных колец удается исследовать изменения плотности древесины, которая отражает изменение окружающих условий в течение вегетационного периода. Заметим, что традиционные исследования ширины годичных слоев в отличие от рентгеновского анализа дают средние характеристики окружающих условий за промежуток времени, гораздо больший: до вегетационного периода и во время него. Рентгеновский метод анализа колец древесины теперь взят на вооружение многими дендрохронологическими лабораториями. Улучшенная денситометрическая аппаратура позволяет анализировать плотность древесины в очень узких кольцах, менее 30 микрон (Schweingruber F.H. 1993). В целом, во всех случаях шкалы по кольцам деревьев могут быть абсолютными, и это достигается путем перекрестного датирования живущих деревьев с образцами ископаемой древесины и археологического материала .

Не останавливаясь на анализе последних достижений дендрохронологии в различных областях, отметим, два примера приложений ее к археологии и в изучении человеческого общества, широко известные в научной литературе (Douglass A.E. 1940).

Еще в 20-х годах нашего столетия пытались выяснить вопрос о времени доисторических индейских поселений на юго-западе Соединенных Штатов (о возрасте которых ничего не было известно), используя перекрестную датировку остатков строений раннеисторических поселений. В результате экспедиционных работ и последующих почти десятилетних исследований была получена абсолютная хронология от современности до 1260 г.н.э. и еще относительная (“плавающая”) хронология протяженностью 585 лет от более древних юго-западных индейских поселений, которую затем удалось состыковать с абсолютной хронологией растущих в этом районе деревьев, и, таким образом, решить одну из археологических проблем. Позднее абсолютная дендрохронологическая шкала построек этого района была доведена до 11 г.н.э. А благодаря возможности составить единую хронологическую картину для хорошо сохранившегося индейского доисторического поселения Кит-Сил в северной Аризоне путем датировки 150 образцов древесины из этого поселения, была получена единая хронологическая картина развития общества от года к году.

Радиоуглеродная калибровочная кривая

Чтобы отвергнуть радиоуглеродный метод датировки А.Т.Фоменко, опять использует работу Олейникова А. (1971) и, кроме того, приводит ряд цитат о некоторых проблемах применения метода из работ Клейна Л.С. (1966) “Археология спорит с физикой”, опубликованных в журнале “Природа” № 2 и 3 в 1966 году, когда метод еще проходил проверку временем и далеко не все вопросы были решены. Естественно, что по мере совершенствования методики измерения активности стали прослеживаться некоторые расхождения между теоретическими предпосылками метода, основанными на законе радиоактивного распада радиоуглерода во времени в исследуемых образцах и экспериментальными результатами. Касаясь вопроса появившихся расхождений в датировках, А.Т.Фоменко также цитирует отдельные соображения Либби У.Ф. (1962, 1968) (автора указанного метода) из переведенных и опубликованных в популярных журналах “Наука и человечество” за 1962 год и “Курьер Юнеско” за 1968 год, о некоторых особенностях и возможностях метода и проблемах радиоуглеродного датирования различных образцов и не вникая в суть проблемы ставит под вопрос саму возможность применения метода для археологических и исторических исследований. Чтобы придать большую убедительность своим выводам, из книги Олейникова А. (1971) процитирован текст об изменении содержания углерода в атмосфере Земли за счет выбросов в нее образующегося при сжигании топлива углекислого газа, где автор книги ставится вопрос: “какое влияние оказывает этот источник атмосферного углерода на повышение содержания радиоактивного изотопа? Эти неясности наряду с некоторыми затруднениями технического характера породили сомнения в точности многих определений, выполненных углеродным методом” (Олейников А. 1971, cтр. 65). Чего здесь больше: непонимания предмета или что-то другое? О каком повышении концентрации радиоуглерода в атмосфере Земли может идти речь, если ее, как указано в этом случае, разбавляет углекислый газ, в котором радиоактивный углерод давно распался? Достаточно красноречивы общие выводы А.Т.Фоменко: “другими словами, радиоуглеродный метод широко был применен там, где (со вздохом облегчения) полученные результаты трудно (а практически невозможно) проверить другими независимыми методами” (Фоменко А.Т. 1993. А результат радиоуглеродной датировки, показавший, что нижележащий образец в пещерных слоях оказался моложе вышележащего, позволяет А.Т.Фоменко и вовсе поставить крест на радиоуглеродном методе: “мы (имеется ввиду А.Т.Фоменко - В.А.) считаем, что какие-либо комментарии здесь излишни: картина ясна”.

В то же время, метод, к моменту его ниспровержения А.Т.Фоменко, успешно развивался и совершенствовалась методика радиоуглеродного датирования, удалось определить причины изменения в концентрации радиоуглерода в атмосфере Земли в прошлом и стало возможным не только устанавливать и уточнять возраст различных археологических находок, но и широко использовать радиоуглеродный метод в изучении многих природных процессах, о чем имелась масса серьезных научных публикаций. Мне представляется, что такое варварское обхождение с научно-обоснованными методами, признанными во всем мире, и дающими ценнейшую научную информацию, сродни размерам вреда, приносимыми вандалами при разграблении археологических памятников, как на это указывает академик А.Т.Фоменко.

Кратко остановимся на особенностях радиоуглеродного метода и его возможностях в исследовании природных процессов и в датировании исторических и археологических предметов.

В настоящее время накоплен большой опыт систематической работы в определении возраста с помощью радиоуглеродного метода и установлены и объяснены физические эффекты, которые влияют на точность и могут давать искажения при радиоуглеродном датировании. Для того, чтобы возраст образца, определенный с помощью радиоуглеродного метода, перевести в календарный возраст, необходимо знать в довольно строгих пределах, во-первых, значение периода полураспада ¹⁴С; во-вторых, значение активности радиоуглерода в резервуарах углерода (в особенности, в атмосфере) и насколько эта резервуарная активность постоянна в пределах радиоуглеродной шкалы времени. Кроме того, необходимо исследовать, насколько полно и быстро происходит перемешивание радиоуглерода в резервуаре; насколько неизменны изотопные отношения углерода в образцах, исключая распад ¹⁴С, т.е. образцы относятся к закрытой системе или нет; насколько могут быть удалены загрязнения из образца, не изменяя активность ¹⁴С, а также учитывать коррекцию на изотопное фракционирование, т.е. тенденцию организмов преимущественно концентрировать более легкие изотопы ¹²С относительно ¹³С и ¹³С относительно ¹⁴С. И естественно, все измерения соответствующих уровней активности ¹⁴С должны быть выполнены с высокой степенью точности и воспроизводимости результатов измерений. Наиболее полно удается оценить и учесть возможные искажения возраста для древесных образцов.

В ранних работах использовалось значение периода полураспада ¹⁴С, равное 5568 ± 30 лет (Libby V.F. 1955), а позже после уточнения периода полураспада используют значение 5730 ± 40 лет (Godwin H. 1962). Различие между этими значениями составляет 3%, что легко учитывать при сопоставлении данных.

Естественный уровень концентрации ¹⁴С был нарушен в результате антропогенного воздействия: со второй половины прошлого века имеет место понижения уровня за счет сжигания ископаемого топлива (уголь, газ) (Suess H.E. 1955), не содержащего ¹⁴С; с конца 50-х годов нашего века началось резкое увеличение уровня ¹⁴С в земной атмосфере в результате наземных испытаний атомных устройств (Nydal R. 1968). В 1958 году было обнаружено в детальных измерениях (de Vries Hl. 1958), что и естественное содержание ¹⁴С может испытывать колебания на шкалах времени в несколько десятилетий с амплитудой до 2% над средним уровнем. В дальнейшем началось широкое исследование причин естественных вариаций концентрации ¹⁴С, связанных с солнечной активностью, напряженностью геомагнитного поля, вспышками сверхновых звезд (Suess H.E. 1965; Stuiver M. 1965; Константинов Б.П. и Кочаров Г.Е. 1965; Damon P.E. et al. 1966 и др.). Конечно, изменение концентрации ¹⁴С в земной атмосфере во времени затрудняет интерпретацию радиоуглеродных датировок. Требуется калибровка таких датировок, т.е. придание им исторического или календарного возраста. Это может быть сделано с помощью калибровочных кривых - графиков, описывающих соотношение в прошлом между календарными возрастами и измеренными радиоуглеродными датами. Заметим, что радиоуглерод датирует органическое вещество исследуемого материала, а не событие. В археологичесих исследованиях часто встречаются долгоживущие материалы, например, древесина может иметь возраст в сотни лет, и важно, из какого участка взят образец на датировку. Археолог должен тщательно привязать объект, из которого взят образец, к событию. При радиоуглеродном датировании для калибровки используют материалы, возраст которых установлен с помощью дендрохронологического метода. Трудами многих ученых были составлены повсеместно принятые теперь калибровочные кривые для радиоуглеродной датировки, основанные на датировке методом годичных колец дерева. Эта калибровка привела к некоторым фундаментальным новым датировкам в археологии. Так, благодаря калибровочной кривой установлено, что даты, полученные радиоуглеродным методом для археологических целей, омоложены начиная уже примерно с первых сотен лет до нашей эры, и омоложение тем большее, чем древнее исследуемый образец.

Время, прошедшее с момента прекращения обмена ¹⁴С с окружающими резервуарами - “радиоуглеродный возраст t”, определяют согласно формуле:

t = *ln,

где A, A₀ - соответственно активность ¹⁴С в образце на момент датирования и начальная активность в момент времени t₀.

Определяемые радиоуглеродные даты выражают в годах от современности (BP- before present), которые определяются следующим образом: а) естественная удельная активность ¹⁴С устанавливается значением стандарта (NBS щавелевой кислоты), который соответствует активности древесины в 1950 году, определенной как 13,56 ± 0,07 распадов в минуту на грамм углерода; б) возраст выражается в годах от современности (BP) от “стандартного 1950 года” нашей эры (AD); в) возраст (в годах BP) рассчитывается, исходя из первоначально определенного значения периода полураспада радиоуглерода 5568 лет; г) активность ¹⁴С корректируется на изотопное фракционирование для изотопа ¹³С, равное - 25 (древесина, уголь); д) калиброванные даты обозначаются как “cal BC” (калиброванные до нашей эры) или “cal AD” (калиброванные даты нашей эры), иногда также используется обозначение “cal BP”, где cal BP = 1950 - cal AD = 1949 + cal BC. Таким образом, практически задача определения возраста сводится к тому, чтобы выделить углерод образца и эталона и перевести его в удобное для счета активности состояние.

Как указано выше, дендрохронологические календари получены для различных временных интервалов и даже перекрывают эпоху голоцена. Путем измерения содержания ¹⁴С в абсолютно датированных кольцах деревьев можно сконструировать калибровочную кривую, и, таким образом, учитывать отклонение возраста исследуемого археологического или исторического образца, полученного с помощью радиоуглеродного метода, от календарного. Первая калибровочная кривая, более или менее связывающая индивидуальные точки измерений содержания ¹⁴С в серии колец деревьев известного возраста, была опубликована в 1967 году (Suess H.E. 1967).

В 1970-х годах выяснилось, что полученные ранее результаты измерений активности ¹⁴С в различных образцах, в ряде случаев, отличаются противоречивостью и несопоставимостью. Учитывая большие потенциальные возможности радиоуглеродного метода для распространенных по всему земному шару корреляций событий в археологии, геологии, геохимии, геофизике и т.д., чрезвычайно важно было определить степень доверия для пользователей этим методом, независимо от того, в какой лаборатории произведен анализ или получены первые результаты. Все это настоятельно требовало проведения сравнительных анализов получаемых различными лабораториями результатов измерений.

Надежность экспериментальных результатов по измерению активности ¹⁴С определяется точностью измерений и правильностью анализа получаемых результатов. Если точность выражается как стандартная ошибка измерения, которую может дать каждая конкретная лаборатория, то определение правильного значения измеряемой концентрации ¹⁴С связано с техникой подготовки образцов к измерениям, самим измерением, с точной фиксацией уровня лабораторных измерений этой концентрации ¹⁴С относительно международного стандарта, что и привело к необходимости широкомасштабного межлабораторного перекрестного сравнения, проверки качества и унификации радиоуглеродных измерений в каждой лаборатории. Такое сравнительное изучение, основанное на добровольном и анонимном участии в организованных, а затем ставших регулярными межлабораторных проверках было начато в 1979 году, а первые итоги подведены в 1982 году, повторное - с участием 50 радиоуглеродных лабораторий было начато в 1982-1983 гг., а затем стало правилом регулярное проведение межлабораторных проверок, результаты которых обсуждаются на регулярных международных конференциях по радиоуглероду, созываемых один раз в три года. Основные итоги первых перекрестных межлабораторных проверок радиоуглеродных лабораторий были опубликованы в 1990 году (Cross check ¹⁴С, 1990).

Участвовавшим в проверке лабораториям удалось получить оценки экспериментальной точности и правильности проводимых ими анализов на всех стадиях осуществления эксперимента: от подготовки образца к измерению до непосредственных результатов измерений. Был сделан объективный анализ, определен круг лабораторий, производящих измерения активности ¹⁴С с высокой точностью. Это дало возможность перейти к построению более детальных калибровочных кривых. В целом, развитие мастер-хронологий годичных колец тесно связано с развитием калибровки радиоуглеродной временной шкалы. С 1986 года все последующие генерации кривых были основаны на высокоточных измерениях (стандартное отклонение, как правило, не превышало ± 20 лет). В 1986 году была опубликована специальная калибровочная кривая, рекомендованная для калибровочных целей и основанная на измерениях активности ¹⁴С в блоках колец (по 20 лет) непрерывной серии дендрохронологических данных по остистой сосне и ирландскому дубу и покрывающую последние 9200 лет (Stuiver M. and Kra R.S. 1986). В 1993 году была опубликована вторая калибровочная кривая, включающая дополнительные данные измерений, и покрывающая полностью эпоху голоцена (Stuiver M. et al. 1993).

Фактическое состояние высокоточных измерений ¹⁴С в непрерывных сериях дендрохронологических данных для целей калибровки радиоуглеродной шкалы проанализировано в работе (van der Plicht J. 1996) и отражено на рис. 4. Цифры справа указывают на временное разрешение (число колец) конкретной серии измерений. Линия 1 определяет наиболее длинную во времени часть непрерывной калибровочной кривой, полученной в Белфастском университете по серии измерений в блоках древесины ирландских дубов по 20 колец, охватывающую временной интервал 1840 г.н.э. - 5210 г. до н.э. (а), расширенную данными измерений в блоках немецких дубов до 7980 г. до н.э. (б). Линией 2 показан временной интервал измерений, выполненных в университете в Сиэттле, в блоках по 10 колец деревьев из США (а) и германских дубов (б) за интервал времени с 1945 г.н.э. по 6000 г. до н.э. с вдвое лучшим разрешением, чем предыдущие. Линией 3 изображена калибровочная шкала из результатов исследований, полученных в университетах Сиэттла и Белфаста и представляющих скомбинированные в 20-летнюю серию высокоточных измерений из данных по американским деревьям в 10-летних блоках и 20-летних блоках ирландских деревьев: участок а покрывает временной интервал 1940 г.н.э. - 2490 г. до н.э., данные затем были сначала расширены на интервале 2510-4990 гг. до н.э. (б), а затем продлены до 6000 г. до н.э. (в). Интервал погодичных измерений концентрации ¹⁴С в каждом кольце американской ели с 1510 по1954 гг. определен в университете в Сиэттле и показан линией 4. Интервал с 1935 г. до н.э. по 3900 г. до н.э. (линия 5) покрыт измерениями концентрации ¹⁴С в германских дубах с временным разрешением от 1 до 4 лет, выполненными в университетах Гронингена и Претории. Линиями 6 изображены дополнительные данные измерений содержания ¹⁴С в деревьях остистой сосны вне 5000 г. до н.э., полученные в Аризонском университете на интервале лет 5355-5815 гг. до н.э. (а) и 6090-6550 гг. до н.э. (б) и в Сиэттле - 6440-7160 гг. до н.э. (с). Линией 7 представлены калибровочные данные, полученные в Гейдельбергском университете из германских хронологий по дубу, протянутых до 7875 г. до н.э. Линия 8 представляет предварительную калибровочную кривую, основанную на хронологии по сосне, охватывающую измерения концентрации ¹⁴С на интервале 7981-9439 гг. до н.э., выполненные в Гейдельбергском университете.

Рис. 4. Калиброванные различными лабораториями интервалы радиоуглеродной временной шкалы по дендрохронологическим данным.

На основе этих экспериментальных данных, полученных радиоуглеродным датированием образцов древесины календарного возраста, установлена калибровочная кривая (Рис. 5). В области существования радиоуглеродной калибровочной кривой, эти результаты используются, чтобы трансформировать получаемые на практике радиоуглеродные возрасты в календарные даты. Как видно из рисунка, радиоуглеродные даты оказываются моложе календарных; при этом, омоложение на шкале примерно с 1000 г. до н.э. составляет сотни лет и увеличивается до более чем тысячи лет в конце калибровочной кривой.

Рис. 5. Радиоуглеродная калибровочная кривая (радиоуглеродный возраст, годы BP), полученная датированием колец деревьев (календарные годы, BC/AD). Прямая линия означает равенство “радиоуглеродного” возраста абсолютному возрасту образцов (¹⁴С годы = дендрогодам).

Прогресс в радиоуглеродном датировании и точности калибровки позволяет разрабатывать калиброванные радиоуглеродные хронологии археологических объектов в ряде регионов, и, в первую очередь, для исторических времен. По-видимому, необходимость такой хронологии для археологии Ближнего и Среднего Востока не вызывает сомнения. Известно, что абсолютное датирование в археологии Ближнего Востока в конечном счете основывается на качестве и надежности исторических календарей Египта, Месопотамии и др. Египетский исторический календарь является главным для археологического датирования во многих частях Ближнего Востока, заметное положение также занимает хронология Месопотамии. Интерпретация древних записей часто приводит к различиям мнений среди экспертов. Возможны различные интерпретации этих древних источников, а часто и нельзя получить ответа относительно их надежности. Радиоуглеродное датирование является независимым от исторического датирования и поэтому может быть законным образом использовано в проверке и возможной коррекции древних исторических хронологий, при условии, что разрешение и точность радиоуглеродных измерений являются достаточно высокими. Как показывают исследования (Hassan F.A. and Robinson S.W. 1987), применение высокоточной радиоуглеродной калибровки дает радиоуглеродные даты образцов, которые находятся в прекрасном согласии с историческими датами до нашей эры (рис. 6). Конечно, необходимо получать тщательно отобраннгые серии десятков или даже сотен новых высокоточных дат, чтобы сформировать базы для развития калиброванной радиоуглеродной хронологии археологии того или иного региона.

Рис. 6. Усредненные радиоуглеродные даты для исторических образцов из Египта, Нубии, Месопотамии и Палестины. Открытые символы - отдельные даты, полностью заполненные символы - не менее четырех дат, заполненные на четверть - две даты и т.д.

Графический подход является практическим, но строго математически не является корректным и не обеспечивает всей возможной информации. Недавно разработаны корректные процедуры калибровки, которые в настоящее время широко используют в форме программ, сделанных для персональных компьютеров. Наиболее популярными являются программы: CALIB (Stuiver M. and Reimer P.J. 1986) и CAL20 (van der Plicht J. 1996), разработанные, соответственно, в университетах Сиэттла и Гронингена. Обе программы рассчитывают вероятность распределения калиброванных дат, используя так называемый принцип Байеса в статистической теории, и дают эквивалентные результаты. В целом, достигается международный консенсус относительно стандартной калибровочной процедуры и выражения результатов.

В последние годы достигнут важный прогресс и в датировке малых образцов биоорганического материала кораллов и полярных отложений льда с высокой точностью с помощью ускорительной масс-спектрометрии для уранового семейства (TIMS) и для радиоуглерода (AMS). Для последних более чем 25 тысяч лет получены точные ураниево-ториевые даты коралловых образцов (рис. 7) (Bard et al. 1993), взятых на островах Муруроа, Галапагоса и Барбадоса, которые были также продатированы радиоуглеродным методом. Обращают на себя внимание очень большие отклонения концентрации ¹⁴С от стандарта: содержание ¹⁴С увеличивается от ~ 10% в районе ~ 10000 лет назад до более чем 40% в интервале времени ~ 20000-25000 лет назад, что приводит к омоложению образцов, определенных радиоуглеродным методом, соответственно, от 800 лет и до более чем 3200 лет.