С XX века радиоуглеродный анализ не работает.

В случае, если наши далекие потомки или, в худшем случае, разумные арахниды с Проксимы Центара, будут пытаться датировать 20-21й века истории человечества с помощью радиоуглеродного способа датировки возраста биологических объектов, не зная особенности этого времени, они или будут бессильно ругаться или приглушенно скрежетать хелицерами, ничего не понимая. Ведь до 20 века этот метод довольно хорошо работал. Средние века, античность, неолит и даже частично палеолит датировались относительно точно, но начиная с 20 века метод действовать вдруг перестал. Почему так?

Чтобы это понять нужно немного рассказать о самом методе датировки с помощью радиоуглеродного анализа.

Углерод в природе представлен тремя изотопами - два стабильных 12C и 13C и один радиоактивный 14C, который образуется в атмосфере из азота 14N под воздействием космических лучей.

Он имеет относительно небольшой период полураспада - 5730 лет, поэтому его присутствие обязано лишь постоянному его образованию в атмосфере под действием излучения.

Этот радиоактивный углерод примешивается в небольшом количестве к стабильным изотопам углерода С12 и С13 и вместе с ними образует молекулы углекислого газа, которые усваиваются организмами растений, а через них и животных, в том числе человека.

Образование радиоуглерода вследствие естественной радиоактивности на поверхности Земли пренебрежимо мало.

Ежегодно возникает 8 кг 14С и столько же распадается. Всего на Земле имеется 60 тонн нуклида 14С, Относительное содержание углерода-14 по отношению к «обычному» (углероду-12) в атмосфере остается примерно постоянным (приблизительно 1:1012).

Как и всякий радиоактивный элемент, радиоактивный изотоп углерода распадается с постоянной, характерной для него скоростью. Поэтому его концентрация в атмосфере и биосфере непрерывно убывала бы (вдвое за каждые 5568 лет), если бы убыль не пополнялась столь же непрерывно новообразованием С14 в атмосфере. Сколько убывает, столько и прибывает.

Но в эту взаимоуравновешенность и соразмерность природы врезается аккорд дисгармонии. Его вносит смерть. 

После смерти организма новый углерод в него уже не поступает (из воздуха в тело растения, с питанием в тело животного) и уменьшение концентрации С14 не восполняется радиоактивность мертвого органического тела (трупа, древесины, угля и т.п.) неудержимо падает - и что самое важное - со строго определенной скоростью!

Значит, достаточно измерить, насколько уменьшилась удельная радиоактивность умершего организма по сравнению с живыми, чтобы определить, как давно этот организм перестал обновлять свои клетки - как давно срублено дерево, подстрелена птица, умер человек. Конечно, это нелегко: радиоактивность природного углерода очень слаба (даже до смерти организма - один атом С14 на 10 млрд. атомов нормального углерода). Однако были разработаны средства и приемы измерения и пересчета - так появился радиоуглеродный метод определения возраста древних объектов.

Теоретические основы радиоуглеродного метода датировки довольно просты. Однако для их практического использования пришлось провести очень большую работу. Прежде всего нужно было установить, действительно ли содержание 14С в обычном углероде одинаково во всех живых организмах. С этой целью были исследованы образцы древесины 17 свежесрубленных деревьев из разных стран, и оказалось, что содержание 14С в них одинаково. Сначала, при разработке метода, пришлось измерять очень слабую радиоактивность, значительно меньше фона, поэтому требовалась защита от внешней радиации, а измерения велись многие сутки. Сейчас вместо десятков граммов для анализа хватает всего нескольких миллиграммов, а иногда и долей миллиграмма образца.

Была проверена точность метода, с помощью измерения радиоактивность разных годовых колец деревьев, живущих по пять тысяч лет (между кольцами нет обмена углерода). Для этого необязательно пилить дерево, достаточно вырезать из него длинный керн небольшого диаметра. Проверке подверглись также образцы, возраст которых был известен по археологическим данным, — дерево из гробниц фараонов (3900—5600 лет); хлеб из дома в Помпеях (79 н. э.), ткань, которой были перевязаны Кумранские рукописи (или свитки Мертвого моря), древесный уголь из Стоунхенджа и другие. Измерения блестяще подтвердили теорию.

Метод имеет ограничения. Точность падает для образцов старше нескольких десятков тысяч лет и для слишком молодых.

Измерение возраста предмета радиоуглеродным методом возможно только тогда, когда соотношение изотопов в образце не было нарушено за время его существования, то есть образец не был загрязнён углеродосодержащими материалами более позднего или более раннего происхождения, радиоактивными веществами и не подвергался действию сильных источников радиации. 

Определение возраста таких загрязнённых образцов может дать огромные ошибки.

В своём современном виде на историческом интервале (от десятков лет до 60—70 тысяч лет в прошлое) радиоуглеродный метод можно считать достаточно надёжным и качественно откалиброванным независимым методом датирования предметов биологического происхождения.

Но два фактора делают невозможным проведение точных радиоуглеродных датировок у образцов 20-21го века.

1) Проведение атмосферных ядерных испытаний, создавших в 1950-х—60-х годах существенный выброс (около 0,5 тонны) радиоуглерода в атмосферу (бомбовый эффект);

2) Сжигание большого количества ископаемых топлив (углерод, содержащийся в нефти, природном газе и угле — «древний», практически не содержащий14C) — так называемый эффект Зюсса, возникший с началом промышленной революции в 19 веке.

Рис. Вариации содержания радиоуглерода в атмосфере за последние 500 лет по прямым измерениям и кольцам деревьев.

Так например, когда с помощью радиоуглеродного метода попытались определить возраст травы, растущей возле шоссе с оживленным движением, оказалось, что траве много тысяч лет. Трава усваивала углекислый газ, источником которого в значительной степени были выхлопные газы автомобилей. Эти газы получались при сгорании бензина, бензин был получен из нефти, нефть же образовалась миллионы лет назад, и нуклид 14С в ней не сохранился. Вот почему содержание 14С в придорожной траве оказалось сильно заниженным.

И наоборот на расстояниях 1 – 2 км от АЭС содержание 14C в некоторых областях экосферы в 1.5 – 2.0 и более раз превышает его фоновое содержание.

Если бы распределение антропогенного углерода по земной поверхности было бы равномерно, можно было бы сделать калибровочные поправки, но пока в процесс вмешивается антропогенное воздействие энергетики, основанной на сжигании углеводородов и ядерного горючего, это маловероятно. Ведь березка, растущая рядом с городской котельной, исходя из данных радиоуглеродного анализа, будет намного "древнее", чем точно такая же березка, растущая далеко за городом.

И так по по всему миру, где происходит сжигание урана, угля, газа и нефти. То есть практически везде!

Получается, что исследование с помощью этого метода любой развитой цивилизации, энергетика которой основана на ископаемом топливе затруднена вплоть до полной невозможности ее датировать.