Кости, скалы и звезды. Наука о том, когда что произошло - [36]

Существует ли иной способ определить возраст австралийской мегафауны? Существует. Так, например, альтернативный подход был успешно применен, когда вычисляли время вымирания крупнейшей нелетающей птицы Австралии. 200-килограммовый гениорнис (Genyornis newtoni) под 2,2 м ростом обитал практически по всей Центральной и Южной Австралии. Судя по нескольким имеющимся скелетным останкам, ноги у него были короткие и толстые, а значит, быстро бегать он не умел. Однако яиц откладывал в избытке. В песчаных дюнах Австралии на довольно больших пространствах попадаются характерно гладкие осколки яичной скорлупы. Эти осколки и подверг нескольким методам датировки Гифф Миллер с коллегами из Колорадского университета.

Поскольку яичная скорлупа состоит из карбоната кальция, ее можно датировать радиоуглеродным методом. По нему у Миллера получился возраст примерно 40 000 лет. Как вы, наверное, помните из главы 3, этот возраст подозрительно близок к пределу возможностей радиоуглеродного анализа во многих лабораториях. Через несколько периодов полураспада длиной 5730 лет в пробе почти не остается изначального радиоуглерода. Следовательно, время вымирания гениорниса требовалось определить как-нибудь по-другому. Ученые призвали на помощь сразу два различных подхода — аминокислотную рацемизацию и люминесценцию.

Метод аминокислотной рацемизации строится на том, что органический состав раковин, костей и древесины со временем меняется. Первые разработки в этой области начались еще в 1950-х, и принцип там сравнительно прост. Яичная скорлупа, помимо карбоната кальция, содержит также белки, состоящие из аминокислот. Аминокислоты бывают лево- и правозакрученные, то есть идентичные по химическим свойствам, но структурно представляющие зеркальное отражение друг друга. После смерти животного или растения часть аминокислот переходит в свою зеркальную противоположность. В практическом отношении это означает, что в современной скорлупе мы увидим только левозакрученные аминокислоты. Однако со временем молекулы аминокислоты начнут превращаться в правозакрученные. Чем старше образец, тем больше процент правозакрученных аминокислот.

Несмотря на то, что примерно половина всех аминокислот со временем распадается, материала для исследования все же остается достаточно, и процентное соотношение зеркальных аминокислот можно измерить. На основе этого процентного соотношения и делается вывод о том, как давно погиб организм. Прелесть метода в том, что подготовка образцов проводится относительно быстро и недорого, что позволяет анализировать их буквально сотнями. Однако есть и недостаток: метод дает относительный возраст, поэтому требуется датировать тот же образец каким-нибудь другим способом, чтобы калибровать процентное соотношение аминокислот относительно календарной шкалы. В этом случае идеально подошел бы радиоуглеродный анализ, но гениорнис оказался слишком древним для этого метода. Поэтому Миллеру с коллегами пришлось датировать песок, в котором была обнаружена скорлупа, воспользовавшись методом под названием «люминесценция».

Люминесцентный метод появился сравнительно недавно. В отличие от радиоуглеродного, он позволяет работать с неорганикой, и возрастной предел у него гораздо выше — 800 000 лет. С его помощью устанавливается время, когда минеральные частицы последний раз подвергались воздействию света или тепла. Однако и этот метод не лишен недостатков: один из них состоит в том, что исследователи вынуждены большую часть времени проводить в полной темноте, подсвечивая себе крохотным красным фонариком.

Принцип действия люминесцентного метода основан на том, что формирующийся минерал, например кварц или полевой шпат, не обладает идеальной структурой. Со временем радиоактивные изотопы в почве подвергнутся распаду, и этот процесс отразится на покоящихся рядом минералах: высвобождаемая энергия выбьет некоторые из их электронов со своих орбит. В большинстве случаев электроны тут же вернутся на место, испустив крохотный фотон света. Однако иногда из-за несовершенства формирующейся структуры минерала они не могут попасть обратно.

Грубо говоря, лакуны в структуре минерала можно представить как ловушки, постепенно заполняющиеся выбитыми с орбит электронами. Когда образец подвергается воздействию солнечного света или тепла, электроны, получив заряд энергии, возвращаются к покинутым атомам.

Чем больше таких захваченных электронов, тем дольше образец пробыл без света. Для подсчета их количества образец необходимо доставить в лабораторию в черном пластиковом мешке или темной колбе, чтобы солнечный свет не сбросил показания «счетчика». В темной лаборатории при свете верного красного фонарика лаборант подвергает образцы воздействию либо тепла (термолюминесценция), либо световых волн определенной длины (оптически стимулируемая люминесценция), заставляя запертые электроны вырваться на свободу. При этом измеряется количество выделяемого света. Одновременно измеряется радиоуглеродное содержание отложений, в которых был обнаружен данный образец, чтобы выяснить, какому воздействию энергии подвергались минеральные частицы во время распада радиоуглерода в почве. Поскольку скорлупа на поверхности не сохраняется долго, логично предположить, что частицы окружающего ее песка в последний раз подвергались воздействию солнечного света как раз тогда, когда было отложено яйцо. Самое главное, что по количеству находившихся взаперти электронов и по скорости, с которой они накапливались в минерале, можно вычислить возраст.