Wsn010811

В 18-м конгрессе Международного объединения по изучению четвертичного периода (INQUA), прошедшем в столице Швейцарии Берне, приняли участие не только археологи, геологи, климатологи, палеонтологи и прочие ученые родственных профессий, но и исследователи довольно неожиданных, на первый взгляд, специальностей - например, физики. Однако они внесли весьма весомый вклад в работу конгресса.

Четвертичный период - это тот этап в геохронологии Земли, который начался примерно 2,6 миллионов лет назад и продолжается по сей день. Именно в этот период окончательно сформировался современный рельеф планеты, именно в этот период биологическая эволюция привела к появлению человека. Кроме того, на четвертичный период пришлись многократные чередования суровых и долгих ледниковых эпох с более теплыми, но и более короткими межледниковыми эпохами - это позволяет судить об эволюции климата на нашей планете.

Два с половиной миллиона лет - пустяки

Таким образом, важность изучения четвертичного периода не вызывает сомнений. Однако ввиду его крайне малой продолжительности (2,6 миллиона лет в геохронологии - это сущие пустяки) принятые в этой науке так называемые палеонтологические методы определения возраста пород и минералов оказались недостаточно чувствительными и точными. Не годились тут и методы, основанные на самопроизвольном радиоактивном распаде долгоживущих изотопов.

Поэтому исследователи, специализирующиеся на изучении четвертичного периода в целом и, прежде всего, голоцена - современной геологической эпохи, начало которой совпадает с окончанием последнего материкового оледенения Северной Европы 11,7 тысяч лет назад, - сделали ставку на методы, основанные на радиоактивном распаде короткоживущих изотопов.

Радиуглеродный метод

Наиболее широкое распространение получил так называемый радиоуглеродный метод. Он позволяет определять возраст органических материалов путем измерения содержания в них радиоактивного изотопа углерода С-14 в сравнении со стабильными изотопами. Таким методом можно датировать и чрезвычайно важные для климатологии глетчеры, однако лишь при условии наличия в них - или под ними - каких-либо остатков животного или растительного происхождения.

"Вот тут-то и возникают определенные трудности, - говорит немецкий физик Йорг Шефер (Jörg Schäfer), профессор Колумбийского университета в Нью-Йорке. - Особенно, когда речь идет о близких к нам временах четвертичного периода - голоцене. В эпоху голоцена глетчеры не спускались в низины, они находились довольно высоко, обычно над верхней границей древесной растительности. Поэтому обнаружить органический материал в моренных отложениях, то есть непосредственно в глетчерных льдах, удается далеко не всегда".

Космогенные радионуклиды

Это и побудило ученого вместе с группой коллег взяться за разработку метода, позволяющего с высокой точностью - плюс-минус 100 лет - датировать ледники, не содержащие никакой органики. В основе метода - простое соображение: наступление ледника сопровождается так называемой экзарацией, то есть разрушением почвенного покрова и слагающих ложе ледника поверхностных горных пород, а его отступление обнажает эти эродированные породы, и они подвергаются воздействию как земной атмосферы, так и потока космических частиц высоких энергий.

Йорг Шефер поясняет: "В том, что все мы испытываем воздействие этого космического излучения, нет ничего нового. Новое в другом: как оказалось, эти частицы, даже пройдя атмосферу, и у поверхности Земли обладают еще столь значительной энергией, что вызывают ядерные реакции в горных породах с образованием новых нуклидов в кристаллической решетке минералов. И все это - как функция времени".

В результате в распоряжении ученых оказываются своего рода радионуклидные часы, еще одна разновидность изотопного метода датирования.

Углерод-14 и бериллий-10

Наибольший интерес исследователей вызывает - наряду с радиоизотопом углерода С-14 - радиоизотоп бериллия Ве-10. Так, оба изотопа образуются под воздействием космического излучения, например, в кристаллах кварца Ронского ледника в швейцарских Альпах. Чем дольше ледник был меньше, чем сегодня, и чем дольше горные породы были подвержены космическому излучению, тем больше образовалось этих изотопов.

"Однако дело в том, что Ронский ледник не всегда был меньше, чем сегодня, - говорит Йорг Шефер. - Он то отступал, то наступал, и в те периоды времени, когда он был больше, чем сегодня, образование новых космогенных радионуклидов на покрытой им тогда, но доступной нам сейчас территории прекращалось. За это время углерод-14 успевал распасться, поскольку период его полураспада составляет всего 5730 лет, а бериллий-10 с периодом полураспада около 1,5 миллионов лет сохранялся. Все это мы можем теперь измерить в лаборатории и восстановить соответствующие процессы".

Ронский ледник в эпоху голоцена

По количеству изотопа бериллий-10 в породе можно делать выводы о том, как долго данная территория была лишена ледового покрова, а по соотношению между изотопами бериллий-10 и углерод-14 - судить о том, как долго она была покрыта льдом. Что же касается конкретно Ронского ледника, то исследователи установили, что на протяжении более чем половины всей эпохи голоцена он был меньше, чем сегодня. Так, может, нынешнее таяние ледников - в порядке вещей и глобальное потепление никакой угрозы не несет?

Йорг Шефер возражает: "В эпоху голоцена не было столь значительных природных колебаний климата, которые были бы сравнимы по масштабу с тем, что мы делаем сейчас с нашей атмосферой. И если даже небольшие изменения климата оказывали столь сильное воздействие на ледник, то нынешнее потепление чревато еще гораздо более серьезными последствиями".

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева