Запущена первая в России установка для точной датировки древностей

«С помощью ускорительного масс-спектрометра, установленного в центре коллективного пользования СО РАН "Геохронология кайнозоя”, производят сверхчувствительный анализ изотопного состава углерода, что дает возможность датировать возраст найденных древних предметов с точностью до нескольких сотен лет», — сказал Пархомчук.

Ускорительная масс-спектрометрия (УМС) — современный сверхчувствительный метод изотопного анализа, при котором производится тщательная селекция атомов вещества с подсчетом изотопов. В ускорительных масс-спектрометрах заряженные частицы разгоняют до очень высоких энергий. Энергия, до которой разгоняются ионы в сибирском ускорительном масс-спектрометре, достигает 1 миллиона электронвольт или 1 мегаэлектронвольта. Это позволяет получить спектр с очень малыми примесями ненужных молекулярных ионов. По чувствительности анализа метод превосходит любые другие в тысячи раз. Основное применение УМС — радиоуглеродное датирование образов и биомедицинские исследования с использованием сверхмалого количества радиоуглеродных меток.

В частности, этот метод активно используют археологи, палеонтологи и геологи. Благодаря высокой чувствительности ускорительных масс-спектрометров, для датирования достаточно двух-трех миллиграммов графита — готовой пробы, полученной сжиганием исходного образца. Минимальное количество вещества для анализа на УМС позволяет датировать с его помощью даже самые ценные исторические артефакты. Так, для датировки в трех УМС-лабораториях США и Европы знаменитой Туринской плащаницы, в которую, по преданию, было при погребении завернуто тело Иисуса Христа, хватило всего 150 миллиграммов ткани. В результате ее ожидаемый возраст, около 2 тысяч лет, не подтвердился — оказалось, что ткань была изготовлена примерно 700 лет назад.

Исполнительный директор центра коллективного пользования «Геохронология кайнозоя» археолог Василий Зенин пояснил агентству, что радиоуглеродным методом можно датировать находки возрастом не более 40-50 тысяч лет с точностью до нескольких сотен лет. Средняя стоимость такого анализа в мире составляет от 500 до 1 тысячи долларов, поэтому самое главное — это освоить технологию подготовки образца, чтобы для точной датировки хватило двух-трех анализов. По словам Зенина, погрешность измерений на первом российском ускорительном масс-спектрометре удалось довести до 0,4%, и это еще не предел. При этом возраст образцов, датированных зарубежными коллективами ученых, и измерения, выполненные на УМС СО РАН, в среднем совпадают.

По словам Пархомчука, для первоначальной калибровки УМС и проверки уровня точности измерений сотрудники ИЯФ использовали древесину крупных сосен, выпилив тонкие «столбцы» от центра их ствола до коры. «Линейка» с годовыми кольцами сосен стала удобным инструментом для сопоставления данных, поскольку метод дендрохронологии, используемый в Институте археологии и этнографии СО РАН, позволяет определить, к какому году относится каждое кольцо дерева.

«Во время калибровки нам удалось с точностью до года измерить, как изменилась радиоактивность атмосферы в 1970-е годы (после испытаний ядерного оружия в СССР и США). График содержания в древесине углерода-14 показал в среднем удвоенный радиоактивный фон атмосферы в этот период», — сказал Пархомчук.

Он отметил, что одним из первых пробных образцов для датировки методом радиоуглеродного анализа стала кость бизона, случайно найденная физиками под зданием ИЯФ в 1990-е годы во время строительства подземного тоннеля для одного из коллайдеров института. Ускорительный масс-спектрометр определил возраст находки — около 27 тысяч лет.

Ученый пояснил, что сегодня на сибирском УМС для геологов датируют образцы нефти и донных осадков, торфа, для археологов — фрагменты костей, керамики и древесины.

«В мире существует всего полтора десятка наиболее известных УМС-лабораторий из нескольких сотен. Эти почти космические технологии, где стерильность стремится к "вакуумной”, и мы хотим, чтобы результаты датировки на УМС одного и того же образца в Аризоне, Оксфорде и на нашем оборудовании совпадали полностью и имели для исследователей одинаковую ценность. Сравнение наших текущих результатов показали, что это абсолютно реально уже в ближайшей перспективе», — сказал Зенин.