Как определить возраст дерева – даже настолько старого, как “Генерал Шерман”? Подсчитав годичные кольца на срезе. На этом основан метод дендрохронологии, с помощью которого археологи, работающие в масштабе столетий, могут точно датировать любой образец древесины.
Я собираюсь рассказать о методах, с помощью которых мы на протяжении нашего путешествия датировали образцы, размещая их на абсолютной временной шкале. Годичные кольца – очень точный инструмент, но он позволяет охватить лишь относительно небольшой временной промежуток. Возраст ископаемых определяют другими методами, основанными преимущественно на радиоактивном распаде.
Годичные кольца появляются вследствие того очевидного факта, что дерево в некоторые сезоны растет интенсивнее. Но точно так же дерево растет лучше в хороший год, чем в плохой – независимо от сезона. Поскольку удачные года сменяются неблагоприятными, по одному кольцу ничего нельзя сказать. Однако с течением лет на коре образуется рисунок из широких и узких колец, одинаковый у всех деревьев на достаточно большой территории. Дендрохронологи составляют каталоги этих рисунков. И затем можно датировать деревянный фрагмент, например, затянутого илом корабля викингов.
Тот же принцип используется и в каталогах мелодий. Допустим, в голове крутится мелодия, и вы не можете вспомнить название. Как ее найти? Есть разные способы, и самый простой – код Парсонса. Для этого нужно представить мелодию в виде ряда подъемов (up) и спадов (down). Первая нота обозначается звездочкой, потому что она, очевидным образом, не может быть ни выше, ни ниже предыдущей. Вот, например, образец мелодии Londonderry Air, или Air from County Derry, который я только что набрал на сайте Melodyhound:
*UUUDUUDDDDDUUUUUDDDUD
Аппарат Melodyhound верно определил мелодию: она известна в Америке под названием Danny Boy (по нескольким словам, вставленным в песню в XX веке). На первый взгляд удивительно, как можно идентифицировать мелодию с помощью короткой последовательности символов, которые к тому же указывают только на направление градиента, не обозначая ни расстояния между нотами, ни их длительность. Но это работает. И по тем же причинам рисунка годичных колец оказывается достаточно для идентификации.
В недавно срубленном дереве внешнее кольцо соответствует современности. А о прошлом можно судить, отсчитывая кольца внутрь. Поэтому с помощью рисунка годичных колец современных деревьев, для которых известна дата вырубки, можно проставлять абсолютные даты для других деревьев. Обнаруживая наложения – то есть рисунки вблизи сердцевины молодого дерева, соответствующие рисунку внешних слоев старшего дерева, – можно датировать кольца старших деревьев. Последовательно соединяя такие наложения, мы можем точно датировать даже очень старые деревья – теоретически даже ископаемый лес Аризоны. Для этого нужен непрерывный ряд промежуточных звеньев. Благодаря технике наложения можно составить каталог признаков и пользоваться им для датирования образцов древесины, превосходящих по возрасту самые старые деревья, которые мы видели живыми. Кстати, изменчивость толщины колец можно использовать не только для датирования, но и для реконструкции климатических и экологических условий, относящихся ко временам, когда метеорологических записей никто не вел.
Разрешающая способность дендрохронологии ограничивается относительно коротким промежутком времени. Но рост дерева – это не единственный природный процесс, для которого характерна цикличность. В принципе, для датирования можно использовать любой такой процесс – нужно лишь воспользоваться техникой соединения перекрывающихся последовательностей. И некоторые из природных процессов позволяют проводить датирование на гораздо более длинных интервалах по сравнению с дендрохронологией. Так, осадки откладываются на морском дне неравномерно, образуя линии, аналогичные годичным кольцам. Эти линии можно подсчитать и затем идентифицировать рисунки по образцам, извлеченным глубинными цилиндрическими зондами.
Другой пример, с которым мы познакомились в “Эпилоге к рассказу Эпиорниса”, – палеомагнитное датирование. Как мы знаем, магнитное поле Земли время от времени внезапно претерпевает инверсию. Северный магнитный полюс на несколько тысяч лет становится Южным. Затем они снова меняются местами. За последние 10 млн лет это произошло 282 раза. Хотя я употребил слово “внезапный”, внезапны такие события лишь в геологическом масштабе. Вот было бы весело, если бы полюса, меняясь местами, разворачивали все самолеты и корабли в противоположную сторону. Однако на самом деле “переключение” занимает несколько тысяч лет и представляет собой очень сложный процесс. Следует заметить, что Северный магнитный полюс в любом случае редко совпадает с географическим Северным полюсом (вокруг которого вращается Земля). Обычно он блуждает по полярной области. В настоящее время Северный магнитный полюс расположен возле острова Батерст на севере Канады, примерно в 2 тыс. км от географического Северного полюса. В период “переключения” наступает время “междуцарствия”: возникают помехи, иногда приводящие к появлению нескольких магнитных северных или южных полюсов. Когда поле стабилизируется, иногда оказывается, что бывший Северный магнитный полюс оказался возле географического Южного полюса, и наоборот. Затем наступает период стабильности, когда магнитные полюса блуждают вокруг географических. Это может продолжаться в течение миллиона лет, пока не придет время для следующего “переключения”.
В геологических масштабах тысяча лет – почти ничто. Время, потраченное на “переключение”, незначительно по сравнению со временем вблизи одного из географических полюсов. Природа ведет автоматическую запись таких событий. Некоторые минералы в расплавленной вулканической породе ведут себя как крошечные компасы. Когда порода остывает, “стрелки” превращаются в запись магнитного поля Земли в момент отвердевания (благодаря некоторым другим процессам явление палеомагнетизма можно наблюдать и в осадочных породах). После “переключения” “стрелки” начинают указывать противоположное направление. Это напоминает историю с годичными кольцами – однако здесь интервал составляет не год, а примерно миллион лет. Узоры можно сопоставлять, выстраивая непрерывную хронологию магнитных переключений. С помощью этого метода нельзя определить абсолютный возраст, потому что, в отличие от годичных колец, линии откладываются через разные промежутки времени. Однако мы по-прежнему можем собирать характерные узоры из разных мест. И если для одного из таких мест доступен какой-либо метод абсолютного датирования (см. ниже), узоры магнитных линий можно использовать как код Парсонса, отыскивая тот же временной интервал в других местах. Как и в случае с годичными кольцами и другими методами датирования, картина складывается из фрагментов, собранных в различных местах.
Годичные кольца хороши для датирования относительно молодых образцов. Датировки давних событий неизбежно окажутся менее точными, и их устанавливают с помощью радиоактивного распада.
Все вещества состоят из атомов. Существует более 100 видов атомов, соответствующих числу химических элементов. Большинство веществ представляют собой не чистые элементы, а соединения, то есть два или более атомов различных элементов, связанных вместе, как в карбонате кальция, поваренной соли или угарном газе. Связывание атомов в соединения происходит благодаря электронам, которые представляют собой крошечные частицы, вращающиеся по орбите (на самом деле это просто метафора: реальное их поведение гораздо сложнее) вокруг ядра атома. Ядро огромно по сравнению с электроном, но чрезвычайно мало по сравнению с орбитой электрона. Наша рука, состоящая главным образом из пустоты, встречает сопротивление, ударяясь о кусок железа, тоже состоящий главным образом из пустоты. Причина в том, что силы, связывающие атомы в двух твердых телах, при взаимодействии не дают им проходить друг сквозь друга. Как следствие, железо или камень кажутся нам монолитными – а мозг услужливо помогает в оформлении этой иллюзии.
