Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой - [11]

Что это значит? Породы, бывают трёх видов: магматические, осадочные и метаморфические. Я не буду принимать в расчёт метаморфические породы, так как они изначально были одним из двух других видов, магматическими или осадочными, и были изменены давлением и/или теплом. Магматические породы (от латинского «огонь», Ignis) когда‑то были расплавленными, как лава, которая сегодня выходит из извергающегося вулкана, и застывает в твёрдые породы, когда охлаждается. Твёрдые породы, любого вида, истираются (‘разрушаются’) ветром или водой, превращаясь в камни, гальку, песок и пыль. Песок или пыль, взвешенные в воде, могут оседать в слои осадочных пород или грязи на дне моря, озера или реки. За очень долгое время отложения могут затвердеть, создавая слои (или 'страты') осадочных пород. Хотя все страты возникают как плоские и горизонтальные, они часто становятся наклонными, перевёрнутыми или деформированными к тому времени, когда мы видим их миллионы лет спустя (как это происходит, см. Главу 10 о землетрясениях).

Теперь представьте, что мёртвое животное оказывается в грязи, скажем, в устье реки. Если грязь позже затвердеет и станет осадочной породой, тело животного может сгнить, оставив в затвердевшем камне полый отпечаток своей формы, которую мы, в конечном итоге, находим. Это одна из разновидностей ископаемых — своего рода «негативный» отпечаток животного. Или полый отпечаток может выступить в качестве формы, в которую оседают новые отложения, позже затвердевая, чтобы сформировать 'позитивную' точную копию поверхности тела животного. Это второй вид окаменелостей. И есть третий вид ископаемых, где атомы и молекулы тела животного, один за другим, заменены атомами и молекулами минералов, находящихся в воде, которые впоследствии кристаллизуются, формируя камень. Это лучший вид ископаемых, потому что, если повезёт, полностью воспроизводятся мелкие детали внутренностей животного, прямо в середине окаменелости.

Окаменелости даже могут быть датированы. Мы можем сказать, сколько им лет, в основном путём измерения радиоактивных изотопов в камне. Мы узнаем, что такое изотопы и атомы, в Главе 4. Вкратце, радиоактивный изотоп — это своего рода атом, который, распадаясь, превращается в другой вид атома: например, атом, называемый уран-238, превращается в атом, называемый свинец-206. Поскольку мы знаем, сколько времени это занимает, мы можем представить себе изотоп как о радиоактивные часы. Радиоактивные часы довольно похожи на водяные и свечные часы, которые люди использовали во времена до изобретения маятниковых часов. Вода из резервуара с отверстием в основании будет вытекать с известной скоростью. Если бак был заполнен на рассвете, вы можете сказать, какая часть дня прошла, измеряя имеющийся уровень воды. То же самое со свечными часами. Свеча горит с постоянной скоростью, так что вы можете сказать, как долго она горела, измеряя, сколько свечи осталось. В случае с изотопными часами, мы знаем, что требуется 4,5 миллиарда лет, чтобы половина урана-238 распалась на свинец-206. Это называется «периодом полураспада» урана-238. Таким образом, измеряя, сколько свинца-206 находится в камне, по сравнению с количеством урана-238, можно вычислить его возраст, так как изначально свинца-206 не было вообще, только уран-238: другими словами, часы были «обнулены».

И когда часы обнуляются? Что ж, это происходит только с магматическими породами, чьи часы обнуляются в момент, когда расплавленная порода застывает, становясь твёрдой. Это не работает с осадочными породами, которые не имеют такого «нулевого момента», и это печально, потому что окаменелости встречаются только в осадочных породах. Поэтому мы должны найти магматические породы рядом с осадочными слоями и использовать их в качестве наших часов. Например, если окаменелость находится в осадке со 120–миллионолетней магматической породой выше неё и 130–миллионолетней магматической породой ниже неё, вы знаете, что окаменелость датируются где‑то между 120 000 000 и 130 миллионами лет назад. Так получены все даты, которые я упоминаю в этой главе. Все даты приблизительны и не должны восприниматься как слишком уж точные.

Уран-238 — не единственный радиоактивный изотоп, который мы можем использовать в качестве часов. Существует множество других, с удивительно широким спектром периодов полураспада. Например, углерод-14 имеет период полураспада, составляющий всего 5,730 лет, что делает его полезным для археологов, изучающих историю человечества. Это прекрасный факт, что многие различные радиоактивные часы имеют перекрывающиеся шкалы времени, поэтому мы можем использовать их для проверки друг друга. И они всегда согласуются.

Часы углерода-14 работают не так, как остальные. Они не связаны с магматическими породами, а используют непосредственно останки живых организмов, например, старую древесину. Это одни из наших самых быстро идущих радиоактивных часов, но 5 730 лет — все же гораздо дольше, чем человеческая жизнь, поэтому вы можете спросить, откуда мы знаем о периоде полураспада углерода-14, не говоря уже о том, откуда мы знаем, что 4,5 миллиарда лет является периодом полураспада урана-238! Ответ прост. Нам не нужно ждать, пока половина атомов распадается. Мы можем измерить скорость распада лишь малой доли атомов и рассчитать полураспад (четверть распада, сотая часть распада и т. д.) исходя из этого.