радиоизотопные методы датировок

[rus73]

Господа специалисты! У меня, гуманитария-неспециалиста, но интересующегося темой эволюции, возникло несколько вопросов по поводу радиометрических методов датировок. Был бы признателен, если кто-нибудь более-менее квалифицированно пояснил:
1) возраст чего показывают эти методы? Поясню: образовался, например, 3 млн. лет тому назад в результате вулканического извержения кусок породы, лежал он 2 млн лет и лежал (на поверхности), а потом, т.е. 1 млн лет тому назад, наткнулся на него какой-нибудь питекантроп, отбил кусочек, изготовил нож, а потом погиб на охоте, - а в наше время нашли и направили (нож), например, на калий-аргонную экспертизу. Эксперты назовут какой-нибудь возраст - и вопрос: это будет возраст образования породы (3 млн), скола (когда откололи кусок для ножа) или захоронения ножа?
2) если возраст определяется по соотношению радиоактивного изотопа и продуктов его распада, как учитывается (и учитывается ли вообще) возможность того, что порода изначально "не стерильна" от продукта распада? Ведь если, например, в породе изначально уже было немало свинца, то урано-свинцовый метод без учета такого фактора может сильно "состарить"  ее. Есть ли какие-либо проверенные методики для корректировок и учета таких вполне возможных факторов? Или как?
3) То же самое, что и в вопросе 2, но в отношении последующего загрязнения породы продуктами распада, что тоже чревато ошибками в датировках.
4) Вообще насколько породы, окаменелости проницаемы после своего образования для их "загрязнения"? Лежит, например, кусок кремня на поверхности - проникают ли в него атмосферные газы? могут ли внутрь проникнуть негазообразные элементы? А если не на поверхности, а в захоронении? Я, конечно, понимаю, что вопрос чересчур общ, разные породы, наверняка, ведут себя по разному, но какие-то пределы обозначить можно - существенно это для радиометрии или нет? Или это все мелочи, количество таких возможных загрязнений мизерные и на датировку существенно не влияет, укладывается в рамки допустимых погрешностей?
5) На нескольких сайтах креационистов (которых, честно говоря, плохо переношу) встретил несколько примеров, якобы свидетельствующих о полной непригодности радиометрических методов:
- а) Радиоактивный углерод-14 обнаруживается даже в нефти и газе, хотя период его распада в пределах 100 тыс. лет, а следовательно возраст нефти и газа не млн., а только тысячи лет;
- б) Только что отстреленных тюленей «датировали» по углероду-14 и определили их возраст в 1300 лет.
- в) Мумифицированные трупы тюленей, умерших 30 лет назад, были датированы как имеющие возраст 4600 лет.
Эти результаты вроде бы (не могу проверить) были опубликованы в «Antarctic Journal of the United States» («Антарктический журнал Соединенных Штатов»), том 6, 1971 год.
Хотелось бы опровергнуть (хотя бы для себя), но предметом, к сожалению, в такой степени не владею. Кто-нибудь может что-нибудь по этому поводу сказать? Это очередные креационистские побасенки или такие факты действительно имели место? Кто-нибудь действительно определял возраст только что умерших организмов радиоуглеродным методом? Или здесь где-то методологические ошибки?

[Сергей]

возраст чего показывают эти методы?

Про радиоуглерод популярно вот тут:

http://hbar.phys.msu.ru/gorm/fomenko/wally-r.htm

про другие методы датировки, подробно, тут:

http://hbar.phys.msu.ru/gorm/dating.htm

если по С14- и  Ar- методам возникнут вопросы, можно обратиться непосредственно к авторам текстов на форуме у gorm-а:

http://hbar.phys.msu.ru/gorm/forum/

[Gilgamesh]

Ещё вариант http://www.ozon.ru/context/detail/id/3081297/

после прочтения большинство вопросов отвалится само собой

====

Если говорить о тюленях, то здесь вероятно дело во влиянии глубоководного резервуара "старого" углерода - обмен с атмосферой у глубинных океанических вод замедлен и если лопать глубоководную биомассу, то можно изрядно постареть в два счета. Хотя возрат мумий даже при учете этого эффекта весьма велик (по книжке Вагнера "возраст" глубоких вод порядка 1,7 тыс. лет). Могли повлиять и другие геохимические резервуары старого углерода.
Вот если бы речь шла о наземном растении, тогда такие результаты смотрелись бы весьма странно.

[rus73]

Спасибо! Большинство вопросов действительно отпали. Единственная неясность только по радиоуглеродному методу (не нашел я почему-то этого в статьях): как определяется содержание углерода-14 в периоды ранее 10 тыс. лет? Ведь, если я правильно, до 10 тыс. лет содержание радиоуглерода определяют по дендрологическим данным, но свыше 10 тыс. дендрологическая шкала не протянута, а как же таким методом определяют возрасты в 30 - 40 тыс. лет? Ведь радиуглеродными датировками, насколько я знаю, пользуются не только историки с арехологами, которым 10 тыс. как правило хватает за глаза, но и палеонтологи, разве нет?

[Комбинатор]

Спасибо! Большинство вопросов действительно отпали. Единственная неясность только по радиоуглеродному методу (не нашел я почему-то этого в статьях): как определяется содержание углерода-14 в периоды ранее 10 тыс. лет? Ведь, если я правильно, до 10 тыс. лет содержание радиоуглерода определяют по дендрологическим данным, но свыше 10 тыс. дендрологическая шкала не протянута, а как же таким методом определяют возрасты в 30 - 40 тыс. лет? Ведь радиуглеродными датировками, насколько я знаю, пользуются не только историки с арехологами, которым 10 тыс. как правило хватает за глаза, но и палеонтологи, разве нет?

Почему вы решили, что "свыше 10 тыс. дендрологическая шкала не протянута"?

[rus73]

Сейчас еще раз просмотрел статью В. Левченко "Радиоуглерод и абсолютная хронология: записки на тему" (http://hbar.phys.msu.ru/gorm/dating/wally-1.htm) и понял, что, видимо, не совсем правильно понял про длину дендрошкалы. Протсто там в одном месте было сказано, что "для построения калибровочной кривой использовались образцы древесных колец остистой сосны, чрезвычайно долгоживущего дерева, растущего в горах запада Соединенных Штатов. Причем начало шкалы было положено живым деревом с более чем 4700-летним возрастом. Вскоре было найдено и мертвое (но по прежнему стоящее) дерево, на многие сотни лет перекрывавшееся с первым живым и так далее по большому числу сохранившихся образцов, что позволило протянуть шкалу на более чем 10 тысячелетий вглубь. Так что уж исторический период был обеспечен более чем надежно датированными образцами." - из этого я видимо и сделал такой вывод, хотя если почитать внимательней в других местах статьи есть ссылки на 14-тысячелетнюю шкалу. Поэтому поставлю вопрос по другому: какова в настоящий момент длина дендрошкалы? Она единственное основание для построения калибровочной кривой или есть другие методы определения содержания радиоуглерода в атмосфере прошлого? И вообще верхние (или точнее наверно нижние) пределы радиоуглеродного метода в 60-70 тысяч лет обусловлены именно длиной дендрошкалы или этому пределу есть физические объяснения?

[Сергей]

верхние (или точнее наверно нижние) пределы радиоуглеродного метода в 60-70 тысяч лет обусловлены именно длиной дендрошкалы или этому пределу есть физические объяснения?

Каждые 5730 лет число атомов С14 в образце уменьшается в два раза. Поэтому неизбежно наступает момент, когда в образце остается очень мало, или вовсе ни одного атома. Можно брать образцы бОльшей массы, но всё равно точность датировки уменьшается, а цена определения возрастает. Поэтому для этих временных интервалов используют изотопы с большим временем жизни, или какие-то другие методы датировки.

[Комбинатор]

Поэтому поставлю вопрос по другому: какова в настоящий момент длина дендрошкалы?

Я думаю, вопрос поставлен не совсем корректно. Есть разные публикации, протягивающие шкалу на разные временные интервалы. Естественно, часть из них оспаривается другими исследователями, причём, чем дальше мы уходим в прошлое, тем меньше доступного материала, и, соответственно, больше возможная погрешность датировок. Соответственно, нижняя граница условна и размыта.

Она единственное основание для построения калибровочной кривой или есть другие методы определения содержания радиоуглерода в атмосфере прошлого?

На счёт атмосферы не знаю, но для океана есть так же шкала, построенная на основе анализа годовых колец кораллов.

[Aleksey_K]

Поэтому поставлю вопрос по другому: какова в настоящий момент длина дендрошкалы? Она единственное основание для построения калибровочной кривой или есть другие методы определения содержания радиоуглерода в атмосфере прошлого? И вообще верхние (или точнее наверно нижние) пределы радиоуглеродного метода в 60-70 тысяч лет обусловлены именно длиной дендрошкалы или этому пределу есть физические объяснения?

Скорость образования С14 в атмосфере пропорциональна интенсивности космического излучения, скорость образования Ве10 тоже
пропорциональна интенсивности космического излучения, поэтому  их содержание в атмосфере хорошо коррелирует. Зная концентрацию Ве10
можно вычислить концентрацию С14. На участке дендрошкалы можно прокалибровать моделирование С14 по  Ве10, результаты приведены в статье. Период полураспада Ве10 1.5 млн. лет, на интервале
до 100 т.л. его концентрация со временем меняется слабо. Прямое измерение концентрации Ве10 производится по срезам древних арктических льдов далее моделируется концентрация С14 в атмосфере. 

Граница в 60-70 т.л. обусловлена уменьшением за это время количества С14 примерно в 3000 раз.  Т.е. образно выражаясь сигнал становится очень слабым, а шумы связанные с очисткой образца, измерением концентрации С14, точностью калибровочной шкалы остаются теми же,
в результате шумы глушат сигнал.

[rus73]

Я вот сейчас задумался над самой методикой радиоуглеродного метода и, видимо, что-то опять не так понял: для того чтобы определить возраст образца мы должны определить начальную концентрацию С14, т.е. его содержание в атмосфере (и соответственно в образце) на тот момент, когда он (образец) образовался (для организма - когда умер), так? Но разве не получается здесь порочный круг? Получается, что для того чтобы определить возраст образца нужно определить содержание С14 в тот момент прошлого, а для этого нужно знать ... сам момент прошлого, чтобы применив дендрошкалу или Ве10, вычислить начальную концентрацию С14, т.е. надо уже знать возраст?! Есть у нас дендрошкала или шкала по кораллам, Ве10, без разницы, но как мы определяем тот момент, тот участок шкалы, где нужно определять концентрацию С14, если мы не знаем и не можем знать по определению до самого исследования, когда образовался образец?

[Aleksey_K]

Я вот сейчас задумался над самой методикой радиоуглеродного метода и, видимо, что-то опять не так понял: для того чтобы определить возраст образца мы должны определить начальную концентрацию С14, т.е. его содержание в атмосфере (и соответственно в образце) на тот момент, когда он (образец) образовался (для организма - когда умер), так? Но разве не получается здесь порочный круг? Получается, что для того чтобы определить возраст образца нужно определить содержание С14 в тот момент прошлого, а для этого нужно знать ... сам момент прошлого, чтобы применив дендрошкалу или Ве10, вычислить начальную концентрацию С14, т.е. надо уже знать возраст?! Есть у нас дендрошкала или шкала по кораллам, Ве10, без разницы, но как мы определяем тот момент, тот участок шкалы, где нужно определять концентрацию С14, если мы не знаем и не можем знать по определению до самого исследования, когда образовался образец?

Давайте попробуем еще раз с самого начала. Из физики известен закон радиоактивного распада. Для С14 он гласит что за каждые 5730 лет количество атомов уменьшается в 2 раза. Измерив количество атомов в образце и сравнив это количество с эталонным, находим  что их число в образце меньше, допустим в 16 раз, или 2^4 раз. Это означает что приблизительно
возраст образца будет 5730*4=22920 т.е. около 23 т.л. , но только в предположении что тогда космический фон был примерно таким же как в наше время до 1950 г. Это предположение вполне правдоподобно исходя из нашего знания космологии и астрофизики. Но для того чтобы НЕ ПРЕДПОЛАГАТЬ, а экспериментально показать каким все-таки был этот фон в разное времени, строится калибровочная шкала. На ее основе происходит уточнение датировки рассчитанной выше. Если интенсивность космики была другой чем в наше время это может сдвинуть возраст образца в ту или другую сторону например не 23 т.л. а 22 или 24.
Т.е. калибровочная шкала позволяет уточнить возраст образца. Иногда бывает что измеренному в образце количеству атомов С14 соответствует два временных интервала допустим около  22 и около 25 т.л. такое тоже может быть. Но возраст всегда определяется разными методами и разными специалистами каждый из которых дает в заключении свои временные интервалы и свои границы. И истинный возраст устанавливается на основе общей оценки.

[rus73]

Правильно ли я понял? Исходя из эталона, условно взятого до 1950 года, определим ориентировочный возраст образца - пусть те же 23 тыс. Далее, по калибровочной кривой определяем, каково было действительное содержание С14 на тот момент (23 тыс лет назад), и исходя уже из реальной концентрации С14 корректируем возраст, так?
Но тогда получается, что корректировка, уточнение производится исходя из вычисления, которое само содержит условную величину (можно сказать, заранее заложенную неопределенную неточность) и которое мы и должны скорректировать. Т.е. с точки зрения математики в общих чертах это выглядит так: присваиваем неизвестному члену уравнения некое условное значение ("пусть Х будет равно "до 1950 года"), потом решаем уравнение и на основании полученного результата, также получающегося условным, начинаем корректировать этот же самый результат? По моему, такая корректировка не совсем корректна, если сама зависит от корректируемого результата, по крайней мере, мне сия конструкция кажется немного шаткой (круг не круг, но эллипс приличный). Если мы возьмем другую условную дату, получим другой возраст (например, 30 тыс. лет - или разброс не может быть таким?) и соответственно по калибровочной кривой нам придется уже определять содержание С14 на тот момент (30 тыс), и поправка соответственно будет совсем другой, ведь по некоторым графикам в статье Левченко, я понял, что колебания С14 бывают достаточно существенными. Прощу прощения, если все это выглядит бредом дилетанта, но я в этом вопросе и есть дилетант, просто хочется более-менее понять методику.

[Aleksey_K]

Наверное я невнятно излагаю. Чтобы совсем не запутаться давайте попробуем с другой стороны.

1.Есть калибровочная шкала которая показывает содержание С14 в атмосфере в прошлом.
2.Есть закон радиоактивного распада.
3.Есть эталонная концентрация.

Из 1-3 для любой точки калибровочной шкалы мы можем вычислить во сколько раз уменьшится концентрация С14 в образце из этой точки дошедшем до нас по  сравнению с эталонной. Здесь все считается совершенно однозначно, так?

Вычислив такие коэффициенты для каждой точки калибровочной шкалы, получим ту же калибровочную шкалу но в другом виде. Так?

Далее измерив концентрацию С14 в неизвестном образце и сравнив эту концентрацию с эталонной, мы получим некоторое число, например 18.4. Находим на модифицированной калибровочной шкале значение 18.4 и видим какому времени это соответствует.

Если меняются значение эталонной концентрации, то изменятся коэффициенты на модифицированной калибровочной шкале, и изменится значение коэффициента найденные для неизвестно образца, но возраст все равно будет тем же.

Возникает вопрос, может ли один коэффициент быть для разных дат? Да такое может быть. Разные начальные концентрации на разных временных расстояниях от  нас, могут дать один и тот же коэффициент на калибровочной шкале.

[rus73]

Homo_sapiens
Спасибо, теперь более-менее понятно

[user]

Не подскажите, что можно почитать по теме «K-Ar и U-He методы» ?
В вышеприведённых ссылках ничего на русском не нашёл.