Предложенный им подход прост по сути, но труден в исполнении и основывается на наличии у атома углерода изотопов. Обычный атом имеет массовое число 12 (по шесть протонов и нейтронов в ядре), и лишь небольшое число атомов углерода содержит избыточное число нейтронов, это изотопы углерода с массовым числом 13 и 14. Углерод 14 радиоактивен и образовался в высоких слоях атмосферы при бомбардировке атомов азота космическими лучами. Химически он сходен с обычным углеродом, вступает в реакцию с кислородом, образуя двуокись углерода, участвует в фотосинтезе растений, поедаемых затем животными, оседая тем самым в их организме. Подобный круговорот углерода происходит на протяжении всей жизни растения или животного.

Но углерод 14 неустойчив. Образованный из атома азота, он высвобождает избыточную энергию, полученную некогда от космических лучей, превращаясь вновь в обычный атом азота. Около одного процента всех атомов углерода 14 в пробе через 83 года превращается вновь в нерадиоактивный азот. Так что спустя 5730 лет исходное количество атомов углерода 14 в пробе уменьшается вдвое. Это называется периодом полураспада изотопа. Таким образом, через 11460 лет число атомов углерода 14 уменьшится до четверти. Постоянная скорость полураспада и позволяет использовать измерения величины радиоуглерода для датирования предметов.

Зная исходную долю радиоактивных атомов углерода в том или ином предмете, можно на основе оставшегося количества этих самых атомов вычислить время, за которое углерод 14 перешел в азот. Либби вначале предполагал, что при постоянной скорости бомбардировки Земли космическими лучами в живых организмах будет наблюдаться динамическое равновесие между распадом атомов радиоуглерода и приемом новой их порции. Это равновесие между утечкой радиоуглерода из-за его распада и притоком благодаря созданию его космическими лучами. Живой организм постоянно обменивается своими атомами углерода с такими же атомами окружающей среды, поддерживая тем самым у себя неизменный уровень радиоуглерода. С прекращением данного круговорота, вызванного либо смертью организма, либо, в случае с деревом, образованием молекулами клетчатки годичных колец, содержание атомов радиоуглерода начинает падать. Измеряя в пробе наличие оставшегося радиоактивного углерода, можно определить время прекращения обмена углеродом в пробе с окружающей средой. Данный способ весьма действенен при датировке до 60 тыс. лет, когда еще остается достаточно атомов радиоактивного углерода для проведения точных замеров.

Пересмотр датировки

мегалитических сооружений Европы

К концу 1960-х годов радиоуглеродным способом удалось датировать многие доисторические места Европы, и в итоге было поставлено под сомнение общепринятое представление о том, что неуклюжие каменные сооружения Западной Европы представляют собой лишь грубые слепки образцов шумерского и египетского зодчества. Эти новые данные радиоуглеродной датировки отодвинули привычные сроки значительно далее рубежа в 3000 лет до н. э., что превышает согласующиеся с построениями Чайлда сроки, но находится в пределах времени возникновения самых первых шумерских городов.

Однако австрийский ученый, профессор Калифорнийского университета Ганс Зюсс не был согласен с привычными допущениями в отношении радиоуглеродной датировки, в частности, с допущением Либби о скорости поглощения радиоактивного углерода. Он полагал, что сжигание угля и нефти (ископаемого топлива) с наступлением Промышленной революции изменило содержание атмосферного радиоуглерода. Ископаемое топливо высвобождает углерод 14, распавшийся миллионы лет назад, уменьшая тем самым содержание углерода 14 и как бы омолаживая предметы, которые подлежат датировке.

К тому же испытания в атмосфере ядерного оружия в годы холодной войны привели к созданию нескольких тонн углерода 14, что также могло изменить получаемый согласно расчетам возраст предметов. Зюсс построил новую кривую поправок для углерода 14, основываясь на том, что в образованном деревом годовом кольце прекращается замещение углерода 14 и тем самым запускаются радиоуглеродные часы. С помощью дендрохронологии, т. е. подсчета годовых колец у дерева, Зюсс сумел точно определить время образования годового кольца и затем измерять содержание у него углерода 14. На основе спилов остистой сосны, старейшего на земле дерева, он построил точную кривую поправок для содержания углерода 14 в атмосфере за последние 10 тыс. лет. Свои кривые поправок для времен холодной войны он подтвердил пробами солодового виски, а для времен Промышленной революции — пробами марочного вина!

Эта новая, весьма точная кривая поправок использовалась для повторной датировки мегалитических каменных сооружений Западной Европы, и оказалось, что они значительно старше шумерских и египетских городов. Тем самым был нанесен сокрушительный удар вышеупомянутым взглядам Гордона Чайлда на предысторию. В итоге, пользуясь словами Колина Ренфру, восприятие предыстории полностью изменилось: