разрушается и крошится в результате эрозии. Вулканический пепел, кроме того, незаметно засоряется посторонними частичками пыли, которые могут быть в 10 или 100 раз древнее его самого. Для обычного геолога качество собираемых образцов не столь существенно, и он может не учитывать всех этих деталей. Для того же, кто занимается датировкой, их значение неизмеримо возрастает. Состояние образцов в этом случае не менее важно, чем само их наличие. Геолог оценивает их опытным глазом специалиста. Годами он учится соотносить свои визуальные впечатления с результатами лабораторных анализов, пока не приобретет в этом деле почти безошибочного чутья. Едва взглянув на образец, он уже знает ему цену, подобно тому как знатоки собак или лошадей могут сразу составить верное представление о животном. Такой опыт, однако, приобретается очень медленно.
Джим Аронсон — обаятельный человек с рыжеватыми волосами, ярко-рыжей бородой и интенсивно- голубыми глазами. Его мягкие учтивые манеры странно сочетаются с крепким, почти стальным рукопожатием и жесткой, как бы выдубленной, кожей ладоней. Он не жалеет времени для других. Однажды я признался, что хотя в принципе кое-что знаю о калий-аргоновом датировании, но не имею понятия, как все это выглядит на практике. Джим немедленно пригласил меня на демонстрацию.
— Лучше всего на месте увидеть, как работает машина, — сказал он.
— Я как первокурсник. Считайте, что я ничего не знаю.
— Это лучше всего, — согласился он. Я встретился с Аронсоном в его кабинете в университете «Кейс Вестерн». Он провел меня через холл в комнату, набитую сложным оборудованием.
— Эту машину я сам сконструировал, — сказал он. — Вообще-то она невелика. Денег у меня не хватало, вот и пришлось довольствоваться небольшими размерами. К счастью, мне удалось достать хорошие маленькие насосы и масс-спектрометр (очень сложный измерительный прибор). Но он тоже слишком мал. Лучше всего определять им возраст не очень старых предметов.
— Что значит — не очень старых?
— Ну, таких, которым не больше двух или трех миллионов лет.
— По-вашему, это мало?
— Для геолога — да. Ведь есть масса людей, которым нужно определить возраст действительно очень древних образцов, например нефтяникам, специалистам по динозаврам и другим. В подобных случаях счет идет на сотни миллионов лет. Но я интересуюсь плио-плейстоценом и построил свою машину специально для этого периода. Когда будете осматривать ее, не трогайте вон тот толстый провод и даже не проходите под ним: он находится под высоким напряжением, и вас может убить.
Провод был оплетен изоляцией. Он выходил из электрической панели высотой в два метра с многочисленными выключателями и измерительными приборами. Дальше он тянулся по потолку и обвивался вокруг нескольких запаянных стеклянных сосудов величиной с молочную бутылку. Внутри сосудов находились маленькие металлические контейнеры с образцами вулканического пепла. Снизу к запаянным сосудам были присоединены трубки, которые проходили через ряд стыков, регулировочных приспособлений, насосов, измерительных приборов и исчезали в другой части машины, подключенной к компьютеру.
— Масс-спектрометр находится на этом конце. Я не хочу забивать вам голову объяснением его устройства. Он служит для измерения минимальных количеств вещества. Мы включаем ток, чтобы разогреть вулканические образцы в этих сосудах. Когда образцы плавятся, они выделяют весь содержащийся в них аргон. Мы получаем очень мало этого газа. Вот почему нам нужен масс-спектрометр — он усиливает выходной сигнал настолько, что его можно уловить приборами. До изобретения масс- спектрометра это невозможно было сделать. Мы получаем так мало газа, что измерить его иным путем нельзя.
Аронсон включил рубильник и стал поворачивать рычажок на панели, постепенно увеличивая электрическое поле вокруг одного из стеклянных сосудов. Через несколько минут образец, находившийся внутри него, начал накаляться.
— Что ж, подождем, пока он совсем не расплавится. Затем погоним освободившийся газ к масс- спектрометру.
Он объяснил, что назначение массивных узлов — делать систему абсолютно герметичной. Насосы, хоть и маленькие, очень мощны, они откачивают из замкнутой системы 99,999999999999 % воздуха, создавая почти полный вакуум.
— Роль вакуума такова: в окружающем воздухе много аргона, гораздо больше, чем в вулканических образцах, и если мы допустим хоть немного воздуха в машину, то сигнал будет просто забит шумом. Поэтому воздух необходимо полностью удалить.
Аргон, который измерял Аронсон, был продуктом распада радиоактивного калия, редкого изотопа обычного элемента.
— В вашем теле сейчас находится около 400 граммов калия. Из этого количества только 20 миллиграммов — радиоактивный калий, или калий-40, если вспомнить его настоящее химическое название. Это очень немного, всего лишь одна 200-тысячная доля, но все же это огромное число атомов. Будучи радиоактивным, калий-40 непрерывно распадается, постепенно превращаясь в устойчивый элемент аргон, инертный газ. Вот сейчас калий-40, содержащийся в вашем теле, превращается в аргон со скоростью около 500 атомов в секунду. Вы, может быть, считаете, что это быстро и что таким образом скоро израсходуется весь калий-40. Но это не так. Если учесть число атомов, это совсем не быстро. Распад калия продолжается с момента образования Земли, и тем не менее этот процесс еще не кончился. В вашем теле находятся триллионы атомов калия-40. Это вещество циркулирует в природе в течение миллионов лет, распадаясь всегда с постоянной скоростью.
Он поправился:
— Я сказал «с постоянной скоростью». На самом деле это не совсем так. Скорость распада пропорциональна количеству калия-40, которое содержится в обычном калии. По мере того как доля калия- 40 уменьшается, распад идет все медленнее. Во времена австралопитеков, три миллиона лет назад, скорость распада составляла 501 атом в секунду — на один атом больше, чем сейчас. Следовательно, для наших целей эту скорость можно считать постоянной, хотя в эпоху динозавров она заметно отличалась от нынешней. Во времена, когда происходило формирование Земли, скорость распада составляла 4000 атомов в секунду[11]. Но за прошедшие с тех пор миллиарды лет было израсходовано такое количество калия-40, что его распад существенно замедлился. Так и должно быть, потому что скорость распада
Калий-40, объяснял Аронсон, как и все радиоактивные элементы, характеризуется определенным «периодом полураспада», т. е. временем, которое необходимо для того, чтобы половина его исходного количества превратилась в другой элемент. Период полураспада калия-40 составляет 1,3 миллиарда лет. Поэтому из всего запаса этого изотопа, остающегося сегодня на Земле, половина исчезнет через 1,3 миллиарда лет, половина остатка — еще через 1,3 миллиарда лет, и т. д. Когда общее количество сократится до минимума, скорость распада станет совсем ничтожной. Если в каком-то неимоверно отдаленном будущем на Земле сохранится только сто атомов калия-40 и если Земля в то время еще будет существовать — понадобятся те же 1,3 миллиарда лет, чтобы число их сократилось до пятидесяти.
— Вы хотите сказать, что весь калий-40 постепенно распадается и превращается в аргон? — спросил я.
— Именно так. Калия становится все меньше и меньше. А аргона каждый день — все больше и больше.
— А куда девается весь этот аргон?
