Кости, скалы и звезды. Наука о том, когда что произошло - Крис Терни

В 1578 г. столица савойских владений была перенесена из Шамбери в итальянский Турин, и с тех пор плащаницу держали там. О ней почти не вспоминали до 1898 г., пока фотограф-итальянец по имени Секондо Пиа не решил ее запечатлеть. К своему изумлению, фотограф обнаружил, что изображение на ткани представляет собой «негатив» распятого мужчины и на нем можно разглядеть куда больше подробностей, чем казалось прежде. Интерес к реликвии тут же обрел новую почву: как мог появиться «негатив»? Интерес этот не ослабевает по сей день.

В 1983 г. плащаница последний раз сменила владельцев: король Умберто II, представитель Савойской династии, завещал реликвию Ватикану, назначив хранителем архиепископа Туринского. Сейчас местом ее постоянного хранения является капелла за главным алтарем в туринском соборе Иоанна Крестителя. Это по крайней мере известно доподлинно.

Существует несколько древних преданий о тряпицах, несущих на себе образ Христа. По одной легенде погребальный саван Иисуса попал после воскресения к королю Абгару V в город Эдессу на юго-востоке Турции. Судьба этого куска полотна не известна, однако в первой половине VI в., где-то между 525 и 544 г., был обнаружен схожий артефакт — предположительно в крепостных стенах Эдессы. Как и следовало ожидать, находку тут же объявили святыней и специально для ее хранения построили церковь. Там она пролежала несколько веков, до прихода в 944 г. войск византийского императора Романа I, который увез ткань к себе в Константинополь. Затем она просто исчезла со страниц истории. Разумеется, возникли предположения, что эдесский убрус и Туринская плащаница суть одно и то же и что де Шарни вполне мог заполучить плащаницу во время похода на Константинополь, но это лишь досужие домыслы.

На протяжении веков люди благоговели перед древностью и легендарным происхождением плащаницы. Некоторые исследователи отмечают сходство отпечатавшегося на ней образа с образом на разукрашенном погребальном саване Христа, созданным между 1282 и 1321 гг. и хранящимся в Музее церковного искусства в Белграде. Остальные погребальные покровы с похожими изображениями тоже уходят корнями в XI в. Возможно ли, что Туринскую плащаницу изготовили искусственно, сняв копию с какого-то из них? Наилучшей проверкой было бы установить возраст самой ткани. Если окажется, что ей действительно 2000 лет, подлинность плащаницы будет подтверждена. Идеальным способом проверки представлялся радиоуглеродный анализ.

* * *

Радиоуглеродный анализ позволяет определить возраст любого углеродосодержащего материала, сформировавшегося не более 60 000 лет тому назад. Это, пожалуй, один из самых известных методов определения возраста, перевернувший наши представления о прошлом.

Прежде чем выяснять, как применялся радиоуглеродный анализ в расследовании тайны Туринской плащаницы, вспомним, как происходит радиоуглеродный распад. Атом, почти как Солнечная система, состоит из ядра, содержащего протоны и нейтроны, и электронов, вращающихся вокруг него. Химические элементы различаются по количеству протонов. У самого простого и самого легкого из них, водорода, протон всего один. Для краткости химические элементы обозначаются одной или двумя латинскими буквами, например водород — H. Суммарное количество протонов и нейтронов, называемое «массовым числом», приписывается верхним левым индексом к буквенному обозначению элемента. В самой простой своей форме водород выбивается из ряда остальных элементов в периодической таблице: у него нет ни одного нейтрона и всего один протон, поэтому он записывается как 1H.

Большей частью число протонов, нейтронов и электронов находится в равновесии, обеспечивая стабильность атома. Несмотря на то что определяющим для элемента является число протонов, у одного и того же элемента может существовать несколько разновидностей, различающихся количеством нейтронов, — такие разновидности называются изотопами. В этом случае буквенное обозначение остается неизменным, а вот массовое число меняется. Так, у водорода имеется стабильный изотоп под названием «дейтерий» с одним протоном и одним нейтроном, который записывается как 2H. Однако с увеличением числа нейтронов стабильность элемента снижается. Достигнув критической точки, атом распадется, испуская определенный вид частиц или форм энергии, в стремлении к стабильности. Еще один изотоп водорода, тритий, ядро которого состоит из одного протона и двух нейтронов, обозначается как 3H — он крайне нестабилен и не может не распадаться.

Наши представления о радиоактивности сложились относительно недавно. Лишь в 1895 г. немецкий ученый Вильгельм Рентген открыл новый тип лучей, впоследствии получивших название рентгеновских, вызывающих свечение бумаги, обработанной специальным покрытием. В 1896 г. французский физик Анри Беккерель обнаружил, что такие же лучи испускаются солями урана. В 1898 г. Пьер и Мари Кюри, польско-французская чета ученых, отметив подобное явление у тория, ввели термин «радиоактивность». Исследуя радиоактивность другого минерала — уранита, урановой руды, Кюри обнаружили, что он выделяет больше энергии, чем чистый уран, и сделали вывод, что в руде должны присутствовать и другие радиоактивные элементы. Супруги переработали тонны урановой руды, которая даже после добычи из нее урана по-прежнему оставалась радиоактивной. К 1902 г. Кюри сумели выделить два неизвестных ранее радиоактивных элемента — полоний и радий. Внезапно оказалось, что радиоактивность повсюду.

В 1903 г. Мари и Пьер Кюри поделили Нобелевскую премию по физике с Беккерелем. Вскоре после этого, в 1906 г., Пьер Кюри скончался, попав из-за сильного головокружения под конный экипаж, что, скорее всего, было следствием многолетней подверженности облучению. В 1911-м Мари Кюри получила свою вторую Нобелевскую премию, по химии, за исследования радия и дожила до 1934., скончавшись в возрасте 67 лет. Умерла она от лейкемии, спровоцированной лучевой болезнью. Ее лабораторные записи по-прежнему так радиоактивны, что их приходится хранить в свинцовом сейфе. Открытия, сделанные супругами Кюри, заложили фундамент для теории относительности, атомной и квантовой физики, а также, несомненно, революционизировали наши методы уточнения дат прошлого.

На их открытии строится также радиоуглеродное датирование, в основу которого положено измерение содержания в веществе радиоактивного изотопа углерода, меняющееся со временем. Современный углерод представлен в основном двумя самыми распространенными своими разновидностями — 12C и 13C. Это стабильные формы: 12C — самая простая, состоит из шести протонов и шести нейтронов, а 13C чуть тяжелее, поскольку в нем на один нейтрон больше. Однако нас интересуют не они, а радиоактивная форма, 14C, известная под названием «радиоуглерод». Это нестабильная комбинация из шести протонов (которые и обеспечивают ей свойства углерода) и 8 нейтронов. Радиоуглерод крайне редок, он составляет всего одну триллионную от всего современного углерода на планете. Представьте себе каплю воды, растворенную в олимпийском плавательном бассейне, — соотношение примерно таково.

К великим, которые поставили радиоактивность на службу датирования прошлого, мы обратимся чуть позже (в главе 11), а сейчас перенесемся в середину 1940-х. Именно тогда американский химик Уиллард Либби выдвинул предположение, что незначительные количества радиоуглерода поступают из верхних слоев атмосферы. Согласно гипотезе Либби, высокоэнергетичные частицы, формирующиеся в дальнем космосе, — так называемые космические лучи — достигая нашей планеты, вступают во взаимодействие с газообразным азотом, содержащимся в атмосфере, и в результате образуется радиоуглерод. Этот радиоуглерод моментально превращается в углекислый газ CO2, который затем поглощают растения в процессе фотосинтеза. Растения впоследствии становятся кормом для травоядных, которые в свою очередь поедаются хищниками, и происходит передача атомов радиоуглерода по пищевой цепи. Таким образом, наличие радиоуглерода в живых организмах на Земле должно соответствовать его концентрации в атмосфере. Однако когда организм умирает, некоторые атомы 14C начинают распадаться, отдавая электроны и образуя азот (см. рис. 3.1). Либби считал, что, зная изначальное содержание радиоуглерода, можно измерить остаточное содержание 14C в образце и высчитать его возраст. Примерно то же самое, что определить, сколько прошло времени по оставшемуся в верхней колбе песочных часов количеству песка.