Цивилизация
Какие научные занятия, кроме астрономии, требуют наступления ночи? В непроглядной темноте пещер горного Алтая австралийские ученые уже пятый полевой сезон при тусклом освещении красных фонарей собирают пробы грунта, чтобы датировать их оптическим методом OSL. Специалист по оптическому датированию, директор Центра археометрических исследований Вулангонгского университета (Австралия) Ричард Берт Робертc уже несколько лет работает на Алтае с новосибирскими археологами из Института археологии и этнографии СО РАН.
«Вся Европа следила за работами сибирских археологов после открытия нового вида человека на Алтае в Денисовой пещере, в основном по публикациям с участием палеогенетической лаборатории Сванте Паабо, — пояснил Берт Робертс. — В 2012 году я написал академику Анатолию Деревянко и предложил использовать оптическое датирование древних слоев. Я знал, что многие алтайские памятники — места обитания древнего человека, которые исследуют новосибирские археологи, имеют возраст более 50 тысяч лет, следовательно, не могут быть датированы радиоуглеродным методом (с помощью подсчета изотопов C14 на масс-спектрометре). С тех пор я трижды побывал на Алтае и датировал культурные археологические слои с разных стоянок древнего человека: из Денисовой, Страшной и Чагырской пещер, с Усть-Каракола и Кара-Бома».
Оптическое датирование методом OSL (Оптически-стимулируемое люминесцентное) дает возможность определить возраст культурного слоя в пределах пятисот тысяч лет, не уступая в точности радиоуглеродному методу. Кроме порядкового преимущества в диапазоне,
с помощью этого метода можно датировать памятники, на которых нет органических материалов — костей, кожи, дерева или тканей.
Радиоуглеродный метод требует присутствия органики, а для OSL достаточно крупинок (зерен) кварца или полевого шпата. Другими словами, это обыкновенные песчинки. Единственное условие — чтобы они находились не на поверхности памятника в момент отбора, то есть, не подвергались световому облучению с древних времен.
Процесс облучения песчинок происходит позже, уже в австралийской лаборатории, где измеряют количество света, выходящего из нарушений кристаллической решетки песчинок. Эти дефекты кристаллических решеток работают как естественные ловушки электронов, из которых их можно высвободить обычным дневным светом.
Энергия, накопившаяся за тысячелетия нахождения в темноте, высвобождается, и по ней можно определить,
сколько времени образец оставался без света и, таким образом, рассчитать возраст.
Если же облучить песчинки инфракрасным светом, они начинают люминесцировать — накопленная энергия выходит в виде фотонов. Чем старше слои, в которых лежали песчинки, тем дольше происходят измерения. Первые исследования длились годами, в последнее время ученые усовершенствовали технологию и сократили период измерений до полугода.
Разумеется, возраст самих песчинок не особенно интересен — все измерения проводятся, чтобы датировать слой земли, в котором находятся и предметы, принадлежавшие древнему человеку и несущие информацию о его культуре, и пыльца растений, и кости животных или личинки насекомых, чтобы по ним реконструировать климат, ландшафт и среду обитания наших далеких предков.
Основной массив артефактов в древнейших слоях — каменные орудия. Примерный возраст древней культуры археологи умеют определять даже по форме каменного орудия и способу его обработки. Но инструментальные методы исследований дают более точные данные, что дает возможность наложить культурные события прошлого на шкалу абсолютной хронологии.
«Многие пути миграции древних людей шли через территорию России, в частности, через Алтай, — считает Берт Робертс. — Если мы не узнаем об эволюции человека, которая происходила на Алтае, мы никогда не поймем процессов эволюции, происходящих, например, в Китае. Первая миграционная волна Homo erectus вышла из Африки около 2 млн лет назад, двигаясь в двух основных направлениях: через Ближний Восток на юг Европы — на Кавказ, в Средиземноморье и на Пиренеи, а второе — через западные районы Азии. На восток гоминиды тоже двигались двумя путями. Один шел, видимо, южнее Гималаев и Тибета через Индостан в Восточную и Юго-Восточную Азию.
Другой, северный, проходил, скорее всего, в Центральную Азию и в Сибирь.
Возможно, эти два потока где-то встречались, — предполагает Берт Робертс. — Вероятно, мы сможем узнать это, если будем тщательно датировать все находки: величина погрешности измерений составляет около 5%. Лично для меня самый интересный вопрос:
откуда у аборигенов моей страны 4% ДНК денисовцев?
Посмотрите, где Алтай и где Австралия! Как это возможно?»
Чтобы ответить на этот вопрос, команда ученых из Австралии работает вместе с сибирскими археологами и немецкими генетиками под руководством Сванте Паабо. (Прогремевшая в прессе научная публикация в мае 2017 года о выделении ДНК из почвы без наличия костных фрагментов готовилась с участием австралийских коллег).
«За пять лет сотрудничества мы измерили возраст трехсот тысяч песчинок с алтайских стоянок древнего человека, — продолжает рассказывать Берт. — Отсутствие света необходимо не только при отборе образцов, но и при измерении люминесцентного сигнала, так что можно сказать, что у нас ночная работа. В лаборатории, как и на раскопках, мы также работаем при освещении красных ламп. Единственная работа, которую мы делаем на раскопках при дневном свете — это измерение естественного радиационного фона.
Ведь мы должны полностью реконструировать условия древней стоянки. Вместо солнца в лаборатории мы используем луч лазера, а естественную радиацию заменяет небольшой источник радиации, воздействующий на зерна. Это необходимо для калибровки при измерении конкретных отложений. Чтобы понять, как они отдают и накапливают электроны, мы повторяем весь природный цикл в лаборатории».
Кроме специалистов по OSL, в австралийской научной группе были микроморфологи (изучают структуру почв), трасологи (изучение следов использования на древних артефактах) и другие ученые. После открытия нового вида человека Денисова пещера на долгие годы стала международным полигоном междисциплинарных исследований.