Юрий Фиалков - Свет невидимого Страница 9

H147N + 10n = 146C + 11H

Нижние индексы — это порядковые номера химических элементов, или, говоря точнее, заряд ядра. Вот почему индекс при нейтроне — нуль. Именно нулю равен заряд нейтрона — нейтральной, незаряженной частицы. Как видим, сумма порядковых номеров частиц, вступающих в реакцию (7 + 0), равна сумме порядковых номеров продуктов этой реакции (6 + 1).

Верхние индексы — атомные массы участников ядерной реакции. И здесь, разумеется, сумма атомных масс атомов, вступивших в реакцию, строго равна сумме атомных масс продуктов реакции. Обращаю внимание на то, что углерод имеет не привычную для каждого, знакомого с азами химии, атомную массу 12, а 14. Таким образом, при этой ядерной реакции образуется тяжелый изотоп углерода. И все дело в том, что этот изотоп, углерод-14, радиоактивен. Он распадается, выбрасывая из ядра одну бета-частицу, и превращается при этом в азот. Период полураспада углерода-14 составляет 5570 лет. Запомните эту величину. Если не точно, то хотя бы приблизительно. Очень скоро она нам понадобится.

Установить факт образования в атмосфере радиоактивного изотопа углерода было делом физики. Для ответа на вопрос, что же происходит с этим углеродом дальше, следует обратиться к химикам.

Химия дает на этот вопрос быстрый и уверенный ответ. Образовавшийся из азота углерод-14 тотчас же соединяется с кислородом воздуха, образуя углекислый газ. Вот почему некоторая часть углекислого газа атмосферы радиоактивна. «Некоторая часть»? А какая именно?

Здесь вмешиваются геофизики. Они поясняют, что, судя по всему, интенсивность космического излучения не изменялась последние несколько миллионов лет. Поэтому можно быть уверенным, что за единицу времени — скажем, за год или десять лет, кому как удобнее считать, — в атмосфере образуется строго постоянное количество углерода-14. Ну, а поскольку величина периода полураспада тоже постоянна, и к тому же невелика сравнительно с геологическими периодами, то очевиден вывод, что содержание углерода-14 в атмосфере не изменяется.

Либби определяет точное содержание радиоактивного углерода в атмосфере. Он конструирует очень сложную установку для измерения слабой радиоактивности. Одно описание ее занимает 22 страницы убористого шрифта. Затем Либби принимается за измерение радиоактивности углекислого газа, добытого из атмосферы в самых различных областях нашей планеты и на самых разнообразных высотах.

Результаты опытов совпадают. В грамме обычного углерода, выделенного из углекислого газа, содержится такое количество углерода-14, которое дает за минуту 16 распадающихся атомов. Запомним и эту величину.

Для интересующихся замечу, что такое количество распадов указывает на ничтожно малое в весовом выражении содержание углерода-14 в обычном углероде, имеющем атомную массу 12. На грамм углерода-12 приходится одна десятимиллиардная доля грамма (10-10 грамма) углерода-14.

Интересно, а попадает ли радиоактивный углерод на поверхность Земли? Ответ на этот вопрос приходится искать у биологов.

Биологи отвечают определенно: да, попадает. Как же может быть иначе? Растения поглощают углекислый газ. Углекислый газ превращается хлорофиллом растений в сложные химические соединения. Эти соединения откладываются в клетках. Вот почему в тканях растений находится радиоактивный углерод.

Но растения не только поглощают углекислый газ, они его также выдыхают. Поэтому, вдыхая и выдыхая углекислый газ, растения постепенно приобретают такое же относительное содержание углерода-14, каким характеризуется углекислый газ атмосферы. Иными словами: если выделить из любого растения — безразлично, из придорожного лопуха или из гигантской секвойи — грамм углерода, то окажется, что в этом грамме каждую минуту будет распадаться 16 атомов углерода-14.

Но в растениях не завершаются странствования углерода-14 по планете. Ему еще предстоит принять участие в следующем этапе путешествия, которое мы условно назовем «трава — овца — волк».

Овца, поедая траву на лужайке, с каждым граммом обычного углерода усваивает 10-10 граммов углерода-14. Так как овца ест много травы, причем делает это каждый день, то постепенно все клетки ее организма приобретают такое же относительное содержание углерода-14, как и атмосфера или растения.

Но в какую-то роковую ночь приходит беда: пробравшийся в овчарню голодный волк кладет конец жизненному пути бедной овцы.

Конечно же, одной овцой серый не удовлетворится. Спустя несколько дней он разыщет очередную жертву. Словом, волк нахватается радиоактивного углерода в достаточном количестве, чтобы его клетки также приобрели равновесное содержание этого изотопа.

Надеюсь, нет нужды пояснять, что ничего не изменилось бы, если бы я вместо цепочки со звеньями «трава — овца — волк» описал цепочку «капуста — коза — тигр», или «морковка — заяц — лиса», или «кукуруза — корова — человек». Важно другое: все живое на нашей планете, вся фауна и флора, содержит радиоактивный углерод. Причем в строго постоянном отношении к обычному углероду-12: в грамме углерода, выделенного из любого биологического объекта, будет происходить в минуту 16 распадов углерода-14[4].

Это если организм живет. А если он погиб? Вот, скажем, нашего волка настигло возмездие. Удачливый охотник всадил серому пулю в бок. Подпрыгнул хищник, перекувырнулся через голову и испустил дух. Не рыскать теперь серому по деревням, не резать бедных овечек. Прекратилось поступление в организм хищника органических веществ, содержащих радиоактивный углерод.

И вот с этого момента содержание углерода-14 в мертвом организме начинает уменьшаться: пусть медленно, почти наполовину за шесть тысячелетий, но углерод-14 неотвратимо распадается.

Если спустя 5570 лет кто-нибудь доберется до костей волка и вздумает определить, сколько радиоактивного углерода содержится в них, то обнаружит, что грамм углерода, выделенного из костей, будет давать уже не 16 распадов в минуту, а только 8. На грамм углерода-12 приходится, таким образом, уже не 10-10 граммов углерода-14, а вдвое меньше.

Все, что шутки ради было пояснено на примере волка, относится к любому животному или растительному организму. Пока организм живет, он участвует в постоянном обмене радиоактивным углеродом с другими животными или растениями, с углекислым газом воздуха. Но после гибели организма относительное содержание радиоуглерода в тканях начинает непрерывно уменьшаться.

Все, о чем только что рассказывалось, есть по сути физическое обоснование идеи радиоуглеродных часов. Действительно, определив количество радиоуглерода в остатках животного или растения, можно установить, когда этот организм прекратил свое существование. Последняя фраза звучит хотя и точно, но в общем-то довольно казенно. Попробуем поэтому наполнить ее живым содержанием.

Радиоуглеродные часы. Заводит их сама природа, следит за медленным движением стрелок человек. Но чтобы научиться читать часы природы, человек должен был вооружиться новейшими достижениями физики, химии, биологии и многих других наук, которые замысловато сплелись здесь в проблеме радиоуглеродных часов.

Вернемся к временно покинутой нами чете стариков Ионссонов, которые все еще сидят в городской тюрьме Рейкьявика, не в силах не только опровергнуть свалившееся на них чудовищное обвинение, но и уразуметь его.

Странные одежды на убитом привлекли внимание еще многих ученых, и вскоре видный датский биолог Тольдсон направляет правительству Исландии открытое письмо, в котором пишет, что убитый отошел в лучший мир наверняка за много веков до того, как Ионссоны надумали менять местожительство. Случаи же, когда похороненные в северных широтах мумифицируются гуминовыми кислотами болотисто-торфяных почв, не столь уж редки. Более того, он, Тольдсон, может указать метод, с помощью которого следствие должно выйти из тупика. Если ему будет представлено немного «биологического материала», то он переправит его в Париж, где в институте Кюри действует установка для радиоуглеродного анализа.

Комиссар не очень уразумел, при чем здесь какой-то радиоуглеродный анализ, но распорядился выдать уважаемому профессору требуемый «материал». Спустя три недели из Парижа прибыло письмо, прочитав которое комиссар велел немедленно освободить Ионссонов.

В экспертизе института Кюри было сказано, что присланный биологический материал по содержанию углерода-14 относится к 1360 году (с погрешностью 35 лет в ту или иную сторону). Даже с учетом погрешности непричастность Ионссонов к убийству была очевидной.

Остается добавить, что газеты не посчитали нужным и в двух строках сообщить о завершении исследования: история с Ионссонами ушла в прошлое и появились новые сенсации и новые герои газетных полос.