Археологія з космосу

Навчання 26 серпня 2022 Перегляди: 60

На Північно-Східному Кавказі за останнє десятиліття виявлено близько десятка багатошарових археологічних стоянок віком від 600 тис. до 2 млн років, і виникла гостра необхідність у більш точному їх датуванні.

Вперше на території Західного Прикаспія група вчених вирішила використовувати метод космогенного датування за радіонуклідами і організувала спільний проект Московського державного університету, Інституту географії РАН, Інституту археології та етнографії СО РАН і Орхуського університету (Данія).

Відбір зразків у польових умовах виробляв директор лабораторії космогенного датування Університету Орхуса Йеспер Олсен. Підготовка проб проведена в спільній лабораторії МДУ і ГРАН, плануються спільні міжнародні дослідження декількох проб з археологічних пам’яток Дарвагчай-1 і Рубас-1. Геохронологічні дослідження дозволять вперше встановити абсолютний вік цих унікальних стоянок і визначити їх місце в історії розселення стародавньої людини по території Євразії.

З точки зору абсолютних датувань Середня Азія в даний час являє собою білу пляму, — пояснив керівник лабораторії оптико-люмінісцентного датування МДУ-ГРАН Реджеп Курбанов. — У нашому проекті стоїть амбітне завдання за результатами абсолютного датування створити нову геохронологічну схему.

Визначити вік археологічної пам’ятки — одне з найскладніших завдань, коли мова йде про події, які відбувалися не в історичні часи, а десятки і сотні тисяч або навіть мільйон і більше років тому. Чим старший пам’ятник, тим нижче точність його датування і тим менше відомо про тих древніх людей, які його залишили. Органічні матеріали — кістки, волосся, шкіра, тканини або деревина — можна досить точно датувати за допомогою радіовуглецевого методу (підраховується поштучно кількість ізотопу S-14 у зразку), але цей метод має межу — близько 50 тис. років. І хоча органіка в шарах ґрунту вкрай рідко зберігається так довго, тим не менш у виключно сприятливих умовах (зокрема, в Денисовій печері на Алтаї) археологам трапляються такі унікальні знахідки.

Більш давні артефакти археологи датують оптико-люмінісцентним методом за допомогою обробки проб ґрунту, виділяючи з нього кварц і польовий шпат і піддаючи його опроміненню лазером, який стимулює виділення накопичених фотонів з крупинок зразка. За їх кількістю можна порахувати, скільки знахідка перебувала на денному світлі, поки не була похована в шарах грунту. Однак і цей метод має свої обмеження в 500 тис. років за кварцем і не більше 200-220 тис. років по польовому шпату, а гомініди на Землі з’явилися набагато раніше.

Пам’ятники старше півмільйона років датувати дуже непросто. Якщо робити це геологічними методами, то рівень похибки для археологів може скласти від 25% до 100%, адже геологічні періоди — це сотні мільйонів років, тому такі способи для археології не підходять. Але як же тоді групи вчених, чиї публікації регулярно з’являються в Science і Nature, датують з високою точністю африканські стоянки стародавніх людей віком понад 2 млн років? Для таких досліджень в Європі і США існує всього кілька лабораторій, які застосовують складний і дорогий космогенний метод датування із застосуванням прискорювальної мас-спектрометрії.

Космогенним даний метод називається у зв’язку з тим, що ізотопи досліджуваних речовин на Землі виникають на поверхні кварцу у зв’язку з потужним космічним випромінюванням (наприклад, 4-5 атомів берилію на 1 г кварцу за рік). Частинки високої енергії, потрапляючи з космосу в земну атмосферу, взаємодіють з атомами повітряних газів і генерують вторинне випромінювання. Це випромінювання досягає поверхні гірських порід і розбиває атоми, що входять до складу деяких мінералів, на дочірні — наземні космогенні нукліди, які накопичуються в приповерхневих частинах породи. Серед них є стабільні і довгоживучі радіоізотопи. За їх накопиченою кількістю визначають час оголення скельної поверхні — корінних порід або їх великих уламків.

Період напіврозпаду в ізотопів берилію величезний і дозволяє датувати шари віком до 50 млн років. Прискорювальна частина описаної технології мало чим відрізняється від радіовуглецевої. Основна відмінність — у підготовці проби для мас-спектрометрії, оскільки замість вуглецю (S-14) тут підраховується кількість ізотопів берилію (Be-10) і алюмінію (Al-16), що значно здорожує цю методику.

Як матеріал для космогенного методу використовуються кам’яні знаряддя — власне, нічого іншого на найдавніших стоянках зазвичай не знаходять. Від них відщеплюють фрагмент, потім подрібнюють його і відсіюють, щоб отримати чистий кварц. Отриманий матеріал розплавляють у гарячій і дуже їдкій речовині — плавиковій кислоті (формула — HF), після чого її випарюють і готовий зразок поміщають у прискорювач, де використовують його як мішень для пучка електронів, які «вибивають» з нього необхідні для аналізу ізотопи.

Як елементарні частинки дозволяють дізнатися вік дуже старих об’єктів

Крім датування артефактів у культурному шарі космогенний метод дозволяє також визначити вік так званих підйомних матеріалів — кам’яних гармат, знайдених на поверхні землі, а не при розкопках. Але для перевірки точності роботи обладнання найкраще підходять, звичайно, пам’ятники з хорошою стратиграфією — послідовним розташуванням культурних шарів. Тестовим майданчиком буде пам’ятник Рубас-1, розкопками на якому керує старший науковий співробітник Інституту археології та етнографії СО РАН Антон Анойкін. Пізніше такі ж роботи будуть проведені для пам’ятників Дарвагчай і Дарвагчай-затока.

— Визначення віку найбільш давніх археологічних пам’яток завжди було досить складним завданням, і наукове середовище, як правило, скептично сприймає знахідки, вік яких передбачається близьким 2 млн років, особливо якщо вони зроблені за межами Африки, — підтвердив Антон Анойкін. — Хронологія, отримана геологічними, біостратиграфічними і палеомагнітними методами, не дає необхідної точності і нерідко має кілька варіантів інтерпретації. Результати застосування нових методів абсолютного датування дозволять нашим дослідженням раннього палеоліту в Приморському Дагестані вийти на новий рівень і поставити відкриті там стоянки в один ряд з добре вивченими і визнаними пам’ятниками Африки, Близького Сходу і Кавказу, а також зробити їх більш впізнаваними для наукового співтовариства.

— При виконанні всіх запланованих заходів на новий рівень вийдуть не тільки археологічні дослідження, а й роботи в галузі палеогеографії, палеокліматології, геоморфології, — підсумував в. о. Ми дуже сподіваємося, що в майбутньому нам вдасться залучити до цих досліджень і інші лабораторії, щоб ініціатива декількох інститутів призвела до створення потужного наукового консорціуму.