Земля. Хроники Жизни.
Главная | Регистрация | Вход
 
Понедельник, 24.04.2017, 16:09
Приветствую Вас Гость |Личные сообщения() ·| PDA | RSS
Меню сайта
Форма входа
Логин:
Пароль:
Категории раздела
Аномалии [2879]
Атмосфера [1219]
Археология [3771]
Авторские статьи [486]
Вулканы [2773]
Война [1013]
Гипотезы [5811]
Другое [6292]
Животные [2007]
Землетрясения [3983]
Засуха [337]
Избранное [255]
Климат [2976]
Космос [8656]
Карстовые провалы [440]
Круги на полях [459]
Медицина и здоровье [1475]
Наука [9003]
НЛО [4004]
Наводнения [2774]
Океан [660]
Оползни [530]
Пожары [699]
Прогноз [1138]
Политические факторы [3529]
Предсказания и пророчества [667]
Радиация [608]
Солнце [1789]
Стихия [2789]
Сверхъестественное [1534]
Технологии [4844]
Тайны истории [4238]
Ураганы [2484]
Факторы и аварии [7795]
Хочу все знать [25]
Этот безумный мир [1363]
Экология [1218]
Эпидемии [930]
Эксклюзив [301]
Разговоры у камина
Статистика

Онлайн всего: 275
Пользователей: 258
Новых: 17
kara, alex56top, tsapik, Белая_Глина, Тихомира, Ромчик, dusty, NuclearDarkDimension, icq-dead, sedmoi, DaKota, malipas, sprint22, Krasnoyarsk69, казак, vitkon, бодр
Главная » 2016 » Октябрь » 4 » От «Ледяного человека» до Вселенной: как ученые определяют возраст всего
10:20
От «Ледяного человека» до Вселенной: как ученые определяют возраст всего

Познание окружающего мира невозможно без понимания возраста исторических древностей и того, как долго существует сам мир – наша Вселенная. Ученые создали множество способов для определения возраста археологических находок и установления дат исторических событий. Сегодня на хронологической шкале времени отмечены и даты извержения древних вулканов, и время рождения звезд, которых мы видим на ночном небе. Об основных методах датировки мы сегодня и расскажем.

Археологические находки

Когда речь идет о возрасте археологических находок, то, конечно, все вспоминают радиоуглеродный метод. Это, пожалуй, самый известный, хотя и не единственный, метод датирования древностей. Известный в том числе благодаря постоянной критике, которой он подвергается. Так что это за метод, для чего и как он используется?

Для начала нужно сказать, что этот метод применяется, за очень редким исключением, только для датировки предметов и материалов биологического происхождения. То есть возраста всего, что некогда было живым. Более того, речь идет о датировке именно момента гибели биологического объекта. К примеру, человека, обнаруженного под завалами жилища, разрушенного землетрясением, или дерева, срубленного для того, чтобы построить корабль. В первом случае это позволяет определить примерное время землетрясения (если оно не было известно из других источников), во втором – примерную дату постройки корабля. Так, например, датировали извержение вулкана на острове Санторин, одного из ключевых событий древней истории, возможной причины апокалипсиса бронзового века. Для анализа ученые взяли найденную при раскопках вулканического грунта ветвь оливкового дерева.

Почему имеет значение именно момент гибели организма? Соединения углерода, как известно, составляют основу жизни на нашей планете. Живые организмы получают его в первую очередь из атмосферы. С гибелью углеродный обмен с атмосферой прекращается. Но углерод на нашей планете, хоть и занимает одну клетку таблицы Менделеева, однако бывает разный. На Земле встречаются три изотопа углерода, два стабильных – 12C и 13C и один радиоактивный, подверженный распаду, – 14C. Пока организм жив, соотношение стабильных и радиоактивных изотопов в нем то же, что и в атмосфере. Как только углеродный обмен прекращается, количество нестабильного изотопа 14C (радиоуглерода) за счет распада начинает снижаться и соотношение меняется. Примерно через 5700 лет количество радиоуглерода снижается вдвое, этот процесс называется периодом полураспада.




Радиоуглерод рождается в верхних слоях атмосферы из азота, в азот же потом и превращается в процессе радиоактивного распада


Метод радиоуглеродного датирования разработал Уиллард Либби. Первоначально он предположил, что соотношение изотопов углерода в атмосфере во времени и пространстве не меняется, а соотношение изотопов в живых организмах соответствует соотношению в атмосфере. Если так, то измерив это соотношение в имеющемся археологическом образце, мы можем определить, когда оно соответствовало атмосферному. Либо получить так называемый «бесконечный возраст», если радиоуглерода в образце нет.

Метод не позволяет заглянуть далеко в прошлое. Его теоретическая глубина – 70 000 лет (13 периодов полураспада). Примерно за это время нестабильный углерод полностью распадется. Но практический предел – 50 000–60 000 лет. Больше нельзя, не позволяет точность оборудования. Измерить возраст «Ледяного человека»  им можно, а вот заглянуть в историю планеты до появления человека  и определить, например, возраст останков динозавров уже нельзя. Кроме того, радиоуглеродный метод – один из самых критикуемых. Споры вокруг Туринской плащаницы и разбор методики установления возраста реликвии лишь одна из иллюстраций несовершенства данного метода. Чего только стоит аргумент о загрязнении образцов изотопом углерода уже после прекращения углеродного обмена с атмосферой. Не всегда есть уверенность, что взятый для анализа предмет полностью очищен от углерода, привнесенного уже после, например бактериями и микроорганизмами, поселившимися на предмете.

Стоит заметить, что после начала применения метода выяснилось, что соотношение изотопов в атмосфере со временем менялось. Поэтому ученым понадобилось создать так называемую калибровочную шкалу, на которой отмечено по годам изменение содержания радиоуглерода в атмосфере. Для этого были взяты объекты, датировка которых известна. На помощь ученым пришла дендрохронология – наука, основанная на исследовании годичных колец древесины.

 

Вначале мы упомянули о том, что есть редкие случаи, когда данный метод распространяется на предметы небиологического происхождения. Характерный пример – древние постройки, в строительном растворе которых применялась негашеная известь CaO. При соединении с водой и углекислым газом, содержащимся в атмосфере, известь превращалась в карбонат кальция CaCO3. Углеродный обмен с атмосферой в этом случае прекращался с момента затвердевания строительного раствора. Таким способом можно определить возраст многих древних построек.

Останки динозавров и древних растений

Теперь поговорим о динозаврах. Как известно, эрой динозавров был сравнительно небольшой (конечно, по меркам геологической истории Земли) отрезок времени, который продлился 186 млн лет. Мезозойская эра, так она обозначена на геохронологической шкале нашей планеты, началась примерно 252 млн лет назад и закончилась 66 млн лет назад. При этом ученые уверенно разделили ее на три периода: триасовый, юрский и меловой. И для каждого определили своих динозавров. Но как? Ведь радиоуглеродный метод для таких сроков не применим. В большинстве случаев возраст останков динозавров, других древних существ, а так же древних растений определяют по тому, в породах какого периода они обнаружены. Если останки динозавра были найдены в породах верхнего триаса, а это 237–201 млн лет назад, значит, в это время динозавр и жил. Теперь встает вопрос, как определить возраст этих пород?


Останки динозавра в древней породе


Мы уже говорили, что радиоуглеродный метод можно использовать не только для определения возраста объектов, имеющих биологическое происхождение. Но изотоп углерода имеет слишком малый период полураспада, и при определении возраста тех же геологических пород он не применим. Этот метод, хоть и является самым известным, всего лишь один из методов радиоизотопного датирования. В природе есть и другие изотопы, чьи периоды полураспада более длительны и известны. И минералы, которые могут быть использованы для определения возраста, например циркон.


Для определения возраста методом уран-свинцового датирования это очень удобный минерал. Точкой отсчета для определения возраста будет момент кристаллизации циркона, аналогично моменту гибели биологического объекта при радиоуглеродном методе. Кристаллы циркона обычно радиоактивны, так как содержат в себе примеси радиоактивных элементов и прежде всего изотопы урана. К слову, радиоуглеродный метод можно было бы назвать и углерод-азотным методом, так как продуктом распада изотопа углерода является азот. Вот только какие из находящихся в образце атомов азота образовались в результате распада, а какие там были изначально, ученые определить не могут. Поэтому, в отличие от других радиоизотопных методов, здесь так важно знать изменение концентрации радиоуглерода в атмосфере планеты.


Кристалл циркона

В случае с уран-свинцовым методом продуктом распада является изотоп, который интересен тем, что его в образце ранее быть не могло или его первоначальная концентрация изначально известна. Ученые оценивают время распада двух изотопов урана, распад которых завершается образованием двух различных изотопов свинца. То есть определяется соотношение концентрации исходных изотопов и дочерних продуктов. Радиоизотопные методы применяются учеными к изверженным породам и показывают время, которое прошло с момента отвердения.

Земля и другие небесные тела

Для определения возраста геологических пород применяют и другие методы: калий-аргоновый, аргон-аргоновый, свинец-свинцовый. Благодаря последнему удалось определить время формирования планет Солнечной системы и, соответственно, возраст нашей планеты, так как считается, что все планеты в системе сформировались практически одновременно. В 1953 году американский геохимик Клер Паттерсон измерил соотношение изотопов свинца в образцах метеорита, упавшего около 20–40 тыс. лет на территории, занимаемой сейчас штатом Аризона. Результатом оказалось уточнение оценки возраста Земли до 4,550 млрд лет. Анализ земных пород тоже дает цифры подобного порядка. Так, обнаруженные на берегах Гудзонова залива в Канаде камни имеют возраст 4,28 млрд лет. А расположенные также в Канаде серые гнейсы (горные породы, по химическому составу близкие гранитам и глинистым сланцам), долгое время удерживавшие лидерство по возрасту, имели оценку от 3,92 до 4,03 млрд лет. Этот метод применим ко всему, до чего мы можем «дотянутся» в Солнечной системе. Анализ образцов лунных камней, привезенных на Землю, показал, что их возраст равен 4,47 млрд лет.

А вот со звездами все совсем по-другому. Они от нас далеко. Достать кусочек звезды, чтобы измерить ее возраст, нереально. Но, тем не менее, ученые знают (или уверены), что, к примеру, ближайшая к нам звезда Проксима Центавра всего лишь немного старше нашего Солнца: ей 4,85 млрд лет, Солнцу – 4,57 млрд лет. А вот бриллиант ночного неба Сириус совсем подросток: ему примерно 230 млн. лет. Полярной звезде и того меньше: 70–80 млн. лет. Условно говоря, Сириус зажегся на небе в начале эпохи динозавров, а Полярная звезда уже в конце. Так откуда ученым известен возраст звезд?

Мы не можем получить от далеких звезд ничего, кроме их света. Но и это уже немало. Фактически это тот кусочек звезды, который позволяет определить ее химический состав. Знание того, из чего состоит звезда, и необходимо для определения ее возраста. В течение своей жизни звезды эволюционируют, проходя все этапы от протозвезд до белых карликов. В результате происходящих в звезде термоядерных реакций состав элементов в ней постоянно меняется.

Сразу после рождения звезда попадает на так называемую главную последовательность. Звезды главной последовательности (к ним относится и наше Солнце) состоят в основном из водорода и гелия. В процессе термоядерных реакций выгорания водорода в ядре звезды растет содержание гелия. Стадия горения водорода – самый продолжительный период в жизни звезды. В этой стадии звезда находится около 90% отведенного ей времени. Скорость же прохождения стадий зависит от массы звезды: чем она больше, тем быстрее звезда сжимается и быстрее «сгорает». На главной последовательности звезда находится до тех пор, пока происходит выгорание водорода в ее ядре. Длительность остальных стадий, на которых выгорают более тяжелые элементы, менее 10 %. Таким образом, чем старше звезда, находящаяся на главной последовательности, тем больше в ней гелия и меньше водорода.

Еще пару сотен лет назад казалось, что узнать состав звезд мы никогда не сможем. Но открытие спектрального анализа в середине 19 века дало в руки ученым мощный инструмент исследования далеких объектов. Вот только сначала Исаак Ньютон в начале 18 века с помощью призмы разложил белый свет на отдельные компоненты различной цветности – солнечный спектр. Через 100 лет, в 1802 году, английский ученый Уильям Волластон присмотрелся к солнечному спектру и обнаружил в нем узкие темные линии. Он не придал им большого значения. Но вскоре уже немецкий физик и оптик Йозеф Фраунгофер исследует их и подробно описывает. Кроме того, он объясняет их поглощением лучей газами атмосферы Солнца. Кроме солнечного спектра он изучает спектр Венеры и Сириуса и находит там аналогичные линии. Обнаруживаются они и у искусственных источников света. И только уже в 1859 году немецкие химики Густав Кирхгоф и Роберт Бунзен провели серию опытов, по итогам которых пришли к выводу, что каждому химическому элементу соответствует своя линия в спектре. А, следовательно, по спектру небесных светил можно сделать выводы об их составе.

Спектр фотосферы Солнца и фраунгоферовы линии поглощения


Метод сразу был взят на вооружение учеными. И вскоре в составе Солнца был обнаружен неизвестный элемент, не встречавшийся на Земле. Это был гелий (от «гелиос» – Солнце). Только несколько позже его обнаружили на Земле.

Наше Солнце на 73,46% состоит из водорода и на 24,85% – из гелия, доля остальных элементов незначительна. Кстати, среди них есть и металлы, что говорит уже не столько о возрасте, а сколько о «наследственности» нашей звезды. Солнце – молодая звезда третьего поколения, а это значит, что оно образовалось из того, что осталось от звезд первого и второго поколений. То есть тех звезд, в ядрах которых эти металлы и были синтезированы. В Солнце, по понятным причинам, этого еще не произошло. Состав Солнца и позволяет сказать, что ему 4,57 млрд лет. К возрасту 12,2 млрд лет Солнце покинет главную последовательность и станет красным гигантом, но уже задолго до этого момента жизнь на Земле будет невозможна.

Основное население нашей Галактики – это звезды. Возраст Галактики определяют по самым старым ее объектам, которые удалось обнаружить. На сегодня самыми старыми звездами в Галактике являются красный гигант HE 1523-0901 и «Звезда Мафусаила», или HD 140283. Обе звезды находятся в направлении созвездия Весов, и их возраст оценен примерно в 13,2 млрд лет.

 

Кстати, HE 1523-0901 и HD 140283 не просто очень старые звезды, это звезды второго поколения, имеющие в своем составе незначительное содержание металлов. То есть звезды, относящиеся к поколению, предшествовавшему нашему Солнцу и его «сверстникам».

Другим старейшим объектом, по некоторым оценкам, является шаровое звездное скопление NGC6397, звезды которого имеют возраст 13,4 млрд лет. При этом интервал между формированием первого поколения звезд и рождением второго оценивается исследователями в 200–300 миллионов лет. Эти исследования позволяют ученым утверждать, что наша Галактика имеет возраст 13,2–13,6 млрд лет.

Вселенная

Так же как и с Галактикой, возраст Вселенной можно предположить, определив, сколько лет ее самым старым объектам. На сегодняшний день рекордсменом по возрасту среди известных нам объектов считается галактика GN-z11, расположенная в направлении созвездия Большая Медведица. Свет от галактики шел 13,4 млрд лет, то есть он был испущен спустя 400 миллионов лет после Большого взрыва. А если свет проделал столь долгий путь, то Вселенная не может иметь меньший возраст. Но как же был определен этот срок?


На 2016 год галактика GN-z11 самый удалённый из известных объектов во Вселенной


Число 11 в обозначении галактики говорит о том, что она имеет красное смещение z = 11,1. Чем больше этот показатель, тем дальше объект находится от нас, тем дольше шел свет от него и тем объект старше. Предыдущий чемпион по возрасту – галактика Egsy8p7 – имеет красное смещение z = 8,68 (удалена от нас 13,1 млрд световых лет). Претендент на старшинство – галактика UDFj-39546284, вероятно, имеет z =11,9, но это пока до конца не подтверждено. Вселенная не может иметь возраст менее этих объектов.

 

Чуть раньше мы рассказали о спектрах звезд, по которым определяется состав их химических элементов. В спектре звезды или галактики, которая удаляется от нас, происходит сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону. Чем дальше объект от нас, тем больше его красное смещение. Смещение линий в фиолетовую (коротковолновую) сторону, обусловленное приближением объекта, называется синим или фиолетовым смещением. Одним из объяснений этого явления является вездесущий эффект Доплера. Им, к примеру, объясняется и понижение тона сирены проезжающей мимо машины или звука двигателя пролетающего самолета. На доплеровском эффекте основана работа и большинства камер фиксации нарушений.       


Спектральные линии сместились в красную сторону


Итак, известно, что Вселенная расширяется. А зная скорость ее расширения, можно определить и возраст Вселенной. Константа, показывающая, с какой скоростью две галактики, разделенные расстоянием в 1 Мпк (мегапарсек), разлетаются в разные стороны, называется постоянной Хаббла. Но чтобы определить возраст Вселенной, ученым понадобилось узнать ее плотность и состав. С этой целью в космос были отправлены космические обсерватории WMAP (NASA) и Planck (Европейское космическое агентство). Данные WMAP позволили определить возраст Вселенной в 13,75 млрд лет. Данные европейского спутника, запущенного восемь лет спустя, позволили уточнить необходимые параметры, и возраст Вселенной был определен в 13,81 млрд лет.


Космическая обсерватория Planck

Категория: Наука | Просмотров: 1607 | Добавил: Maks | Рейтинг: 0.0/| Оценить |Источник:naked-science.ru
Всего комментариев: 5
1
1  
Метод радиоуглеродного датирования разработал Уиллард Либби. Первоначально он предположил, что
1)соотношение изотопов углерода в атмосфере во времени и пространстве не меняется,
2) соотношение изотопов в живых организмах соответствует соотношению в атмосфере.

biggrin biggrin biggrin biggrin biggrin
Предлагаю измерять не по углероду, а по содержанию в организме витамина С.
Так как во всех организмах и во все эпохи его содержание одинаковое...даже независимо от того, чем организм питался smile

2
2  
В случае с уран-свинцовым методом продуктом распада является изотоп, который интересен тем, что его в образце ранее быть не могло
Я конечно не сомневался, что многие "учёные" - зашифрованные кретины cry
Приведу простой пример. Я строю себе дом. Иду в ближайший карьер и набираю там песка. Замешиваю из него бетон и строю стены.
Через пару лет мой дом находит учёный кретин и методом изотопного анализа пытается определить дату его постройки. И....получает результат около 5 миллионов лет назад....так показал песок и содержащиеся в нём кристаллы циркония или уран-свинцовая датировка biggrin biggrin biggrin biggrin biggrin Кроме того, и геологам и палеонтологам известно, что слои пород постоянно перемешиваются. Более плотные имеют тенденцию к опусканию, а лёгкие к поднятию на поверхность. Так часто на поверхность поднимаются кости и другие окаменелости животных. Поэтому говорить о каких-то там "Слоях", соответствующих временным отрезкам....просто бессмысленно.
Также многие породы на суше подвергаются выветриванию и смытию в океан....где вновь откладываются в виде осадочных пород, с совершенно другим расположением слоёв, чем когда-то на суше.

2
3  
Про датировку звёзд вообще полный бред.
Какому-то ослу пришло в голову, что звёзды - это линейные системы по выгоранию водорода и превращению его в гелий.
Ну допустим на миг, что наше Солнце таково.....и значит все остальные звёзды во всей Вселенной тоже? biggrin biggrin biggrin
А с чего осёл решил, что скорость реакции всегда постоянна и одинакова у всех звёзд?
А вдруг у звёзд есть подпитка? Например облака водорода в космосе могут рассматриваться как обед для звезды...всосала и ....помолодела? biggrin biggrin biggrin
А если реакция обратима? А если причина светимости вообще не это? А некие эфирные и полевые причины, которые к трансмутации водорода в гелий вообще не относятся? Быть может полно звёзд в которых вообще не протекает такая реакция, но они светят...
Что эти учОные вообще знают?

2
4  
Возраст Вселенной...эпиграф
"А не замахнуться ли нам, на нашего Вильяма...так сказать...Шекспира..." biggrin

Чуть раньше мы рассказали о спектрах звезд, по которым определяется состав их химических элементов. В спектре звезды или галактики, которая удаляется от нас, происходит сдвиг спектральных линий химических элементов в красную (длинноволновую) сторону. Чем дальше объект от нас, тем больше его красное смещение.
Я просто хренею от таких заявлений....
Повторяю для невнимательных
Чем ДАЛЬШЕ объект от нас, тем больше его красное смещение
А я-то грешным делом думал, что эффект Доплера зависит от СКОРОСТИ, с которой объект движется.....ан вононо как....глаза нам промыли фуроцилинчиком....оказывается главное расстояние biggrin biggrin biggrin biggrin biggrin

Вот берёте вы в руки обычный фонарик и светите....вблизи свет будет синим пресиним....а вдали станет густо красным.....понимать надо....расстояние влияет на смещение спектра biggrin biggrin biggrin biggrin biggrin
Ну а от расстояния напрямую, конечно и возраст зависит.
Вот идёте вы по улице...а на встречу старушка....подходите ближе...глядь...красна девица...просто курила много biggrin biggrin biggrin biggrin biggrin

Вот так они возраст Вселенной определяют...по тому же принципу cry

-1
5  
Что-то этот околонаучный фантастический лохотрон про космос не впечатляет уже.Эй.ау!!!Где полёты на луну,где экскурсии..дауны тратят на тачки по несколько десятков миллионов рублей..думаете этого не хватит на несколько полётов в этот пресловутый космос?
п.с:про даунов не шутил... когда бронированный мерин стоит 8-10 лямов.такие кретины берут за 70...голые и дешёвые понты за сверх цену
http://www.eurosport.ru/footbal....3.shtml

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Поиск по сайту
Мониторинг
Сейсмическая активность
Солнечная активность
Фазы луны
3D Планета Земля
Солнечная система
Космическая погода
Веб камеры мира
Системы мониторинга
Ионосферная активность
Вспышки на Солнце
Мониторинг вулканов
ТОП Новостей
На Солнце зафиксированы аномальные вспышки
Сегодня мимо Земли пролетят три астероида
В английском графстве Уилтшир появился рисунок на ...
Хроники аномальных явлений Тольятти. Похищение дет...
Аномалия вдоль сибирского побережья Чукотского мор...
Календарь
Архив записей
Новое на форуме

1. Изменения на Солнце

(6872)

2. Черный юмор — Добро пожаловать отсюда

(485)

3. Давайте предсказывать будущее

(1764)

4. Кинозал

(1049)

5. ВСЁ.., ЧТО В МИРЕ.., ИНТЕРЕСНО..!!! часть №2

(1705)

Последние комментарии




"последние 25 лет посвяти...

Активность Солнца

При использовании материалов Земля - Хроники Жизни гиперссылка на сайт earth-chronicles.ru обязательна.
Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования