Радиометрическое датирование. Джим Мейсон, доктор философии, экспериментальная ядерная физика [Университет Макмастера (Канада)]

Доктор Мейсон начал работать в миссии Creation Ministries International после продолжительной карьеры в оборонной промышленности. Его опыт в областях ядерной физики и электроники позволили ему занять пост вице-президента по техническим вопросам и технического директора по исследованиям и разработке в одной из ведущих компаний Канады, занимающихся интеграцией оборонных электронных систем. Он обратился в христианство в возрасте около 40 лет и ещё спустя несколько лет стал библейским креационистом, то есть бо́льшую часть своей научной и профессиональной карьеры он верил в теорию эволюции. Поэтому естественно, что мы выбрали его, чтобы рассмотреть эту сложную область ядерной физики и показать, почему радиометрическое датирование является шестой ахиллесовой пятой теории эволюции. См. creation.com/dr-jim-mason

Как мы увидели из предыдущих глав, у эволюции есть не одна, а много ахиллесовых пят, каждая из которых пронзена смертельной стрелой. Биология открывает нам, что клетка является неупрощаемо сложной, поэтому она не могла сформироваться постепенно по воле случая из неживых молекул. Генетика показывает, что предполагаемые двигатели эволюции (мутации и естественный отбор) повреждают и разрушают генетическую информацию вместо того, чтобы создавать и усовершенствовать её. Эволюционная палеонтология не может продемонстрировать множество предрекаемых ею переходных форм. Наоборот, их отсутствие является по прежнему таким же красноречивым, как и в дни Чарльза Дарвина. Униформистская геология уступила место осознанию того, что катастрофы играли значительную роль в прошлом Земли, и это согласуется с Ноевым Потопом. В результате великий гобелен эволюции разваливается со всех сторон.

Эволюция полагается на долгие века как необходимое предусловие, которое предоставляет достаточно времени для накопления множества изменений, необходимых для возникновения более развитых видов. В то время как Библия, содержащая хронологические данные, ясно учит, что Земле около 6000 лет, радиометрическое датирование якобы предоставляет окончательные доказательства того, что Земле 4,54 млрд. лет (общепринятое значение на данный момент). Даже сейчас, когда многие поддают сомнению теорию эволюции, её следствие – миллионы и миллиарды лет – часто остаётся неоспариваемым фактом в дискуссиях о происхождении. Среднестатистический обыватель считает, что «наука» может доказать возраст горной породы, окаменелости или даже самой Земли. Следовательно, радиометрическое датирование имеет первостепенное значение для эволюции. Чем больше другие области науки приводят подтверждений тому, что эволюция ошибочна, тем больше взывают к радиометрическому датированию, чтобы продемонстрировать древний возраст Земли и тем самым якобы дискредитировать Библию. Увы и ах! Радиометрическое датирование не оказывает той поддержки теории эволюции, в которой она нуждается.

Рисунок 1.

Рисунок 2.

Радиометрическое датирование – относительно прямолинейный научный метод. Атомы нестабильного, радиоактивного элемента (называемого «материнским») преобразуются в атомы стабильного, нерадиоактивного элемента, называемого «дочерним» (рисунок 1). Иногда такое преобразование является непосредственным; иногда оно проходит через серию промежуточных элементов, также являющихся радиоактивными. Например, радиоактивный углерод преобразуется непосредственно в нерадиоактивный азот, а радиоактивный уран преобразуется в нерадиоактивный свинец через последовательность, состоящую из 16 радиоактивных элементов.

Процесс такого распада характеризуется временны́м интервалом, который называется периодом полураспада. Это период времени, в течение которого ровно половина атомов материнского элемента, которые присутствовали изначально, преобразуются в такое же количество атомов дочернего элемента. Предположим, что изначально присутствует только материнский элемент и отсутствует дочерний. По истечении одного периода полураспада половина атомов материнского элемента распадутся до дочернего элемента (рисунок 2). В течение следующего периода полураспада половина оставшихся атомов материнского элемента распадутся до атомов дочернего элемента. Следовательно, в конце второго периода полураспада у нас останется 1/4 первоначального количества материнского элемента, а количество дочернего элемента возрастёт до 3/4 от первоначального количества материнского элемента. Таким образом, соотношение между количествами дочернего и материнского элементов составит 3 к 1. С дальнейшим течением процесса это соотношение продолжит увеличиваться, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3.

Рисунок 4.

Итак, если возможно измерить отношение дочернего элемента к материнскому в образце породы, то, теоретически, с помощью графика на рисунке 3 можно определить, сколько периодов полураспада прошло с момента начала процесса (рисунок 4). Тогда, в свою очередь, зная продолжительность периода полураспада в единицах времени (миллисекундах, минутах, годах и т.д.), то, опять-таки теоретически, можно использовать эти два числа для определения количества времени, прошедшего с момента начала процесса распада.

Конечно, соотношение дочернего и материнского элементов в образце породы может быть измерено. Обычно для этого требуются очень сложные измерительные приборы, такие как масс-спектрометры.

Точно так же можно с высокой степенью точности измерить текущие значения периодов полураспада. Обычно для этого измеряют интенсивность радиации, излучаемой при распаде, для чего используют специально разработанные детекторы (подобные счётчику Гейгера), и строят график изменения интенсивности со временем. Интенсивность излучаемой радиации уменьшается прямо пропорционально уменьшению количества материнского элемента. Поэтому может показаться, что теоретически возможно использовать радиометрическое датирование для определения возраста образца. Однако, как мы увидим далее, это не соответствует действительности.

Хотя существует много видов естественного (самопроизвольного) радиоактивного распада, но в методах радиоактивного датирования геологических пород широко используются лишь несколько из них. Они перечислены в таблице 1 с соответствующими текущими значениями периодов полураспада.

Возраст, определённый таким образом, называется «модельным», поскольку он установлен с использованием описанной выше модели радиоактивного распада. Он может быть определён как для «цельной породы», так и для отдельных минералов, составляющих породу. В первом случае измельчается и используется весь образец породы, тогда как во втором порода сначала разделяется на составляющие минералы, и измерения проводятся для каждого минерала отдельно.

Таблица 1. Некоторые пары радиоактивного распада, широко используемые в радиометрическом датировании метаморфических (горных) и магматических (вулканических) пород.

Перед использованием любого измерительного инструмента или метода общепринятой практикой является его калибровка относительно некоторой известной величины. Она обеспечивает получение правильных результатов. В случае радиометрического датирования очевидным подходом было бы применение метода к каким-либо породам известного возраста. Насколько успешно радиометрическое датирование в определении возраста таких пород?

Вулкан Нгаурухоэ в Новой Зеландии произвёл три отдельных извержения в 1949, 1954 и 1975 гг. В 2003 г. несколько учёных, которые подвергли сомнению интерпретацию миллиардов лет и стремились проверить надёжность радиометрического датирования, собрали в общей сложности

8 образцов лавы, образованной этими тремя извержениями (2, 4 и 2 соответственно). Они были датированы в независимой лаборатории с помощью K–Ar (калий–аргонового) метода с использованием цельной породы. Считается, что этот метод особенно подходит для такого типа пород, поскольку предполагается, что весь аргон, который был образован в породе до её остывания, являясь инертным газом, должен выпариться до того, как порода затвердеет. То есть весь аргон, найденный в породе, согласно этому предположению, является результатом радиоактивного распада, происходившего в породе с того момента, как она остыла. Результаты сведены в таблицу 2.

Таблица 2. Радиометрические возрасты лавы из вулкана Нгаурухоэ в Новой Зеландии (Snelling, 1998 г.). Указываемые погрешности (числа после знака ±) часто считаются показателем точности возраста, но на самом деле обозначают погрешности измерений, заложенные в измерительном оборудовании. (Snelling, A.A., The Cause of Anomalous Potassium-Argon “Ages” for Recent Andesite Flows at Mt. Ngauruhoe, New Zealand and the Implications for Potassium-Argon “Dating”, в Walsh, R. E. (ред.), Proceedings of the Fourth International Conference on Creationism, Creation Science Fellowship, Pittsburgh, Pennsylvania, стр. 503–525, 1998 г.)

Как видно, результаты сильно различаются: от менее 270000 до 3,5 млн лет. Хотя «менее 270000 лет» – технически корректный результат, поскольку порода возрастом 50 лет действительно «младше 270000 лет», подобные результаты не особенно полезны, так как в этот диапазон попадают и много других возрастов. В то же время другие результаты определённо ошибочны. Кроме того, экспериментальная погрешность в ± 0,2 млн лет (200000 лет),которая должна охватить 95% всех повторений эксперимента, означает, что эти значения – не просто аберрации, и что лаборатория, производившая анализ, уверена в повторяемости этих результатов. Другими словами, результаты точны, но совершенно неверны!

Чтобы понять, как такое возможно, представим гипотетические наручные часы, которые могут измерять время до одной миллионной секунды (микросекунды). Если не установить правильное время, то они будут измерять время очень точно, но всегда неверно. Они также совершенно неверны.

Современный лавовый купол горы Святой Елены (штат Вашингтон, США), сформированный в 1984 г., представляет ещё одну возможность для калибровки калий-аргонового метода. На этот раз, кроме анализа цельной породы, также производились измерения на отдельных минералах.⁴⁴³ Результаты сведены в таблицу 3. Опять-таки измеренные возрасты очень сильно отличаются от реального возраста, а возрасты, полученные по отдельным минералам, значительно отличаются друг от друга, причём самый «старый» из них отличается от реального приблизительно в 100000 раз!

Похоже, что выполнение калибровки дало не очень хорошие результаты.

Почему так происходит? Хотя теория радиометрического датирования и связанные вычисления довольно прямолинейны, они основаны на ряде предположений:

1) Количество дочернего элемента.

2) Порода оставалась закрытой системой с момента её формирования. В свою очередь это означает, что:

а) материнский элемент не добавлялся и не удалялся из породы с момента её формирования;

б) дочерний элемент не добавлялся и не удалялся из породы с момента её формирования.

3) Скорость распада (т.е. период полураспада) сохранялась на сегодняшнем уровне в течение всего времени.

Таблица 3. Радиометрический «возраст» лавы, сформированной на горе Св. Елены в 1984 г. (Данные из Austin, 1996 г.)

Все эти предположения относятся к процессам, которые происходили в прошлом, поэтому нет способа убедиться в их достоверности, разве что существовал бы заслуживающий доверия свидетель, который наблюдал за породой в течение её истории. Тот факт, что радиометрический возраст упомянутых выше пород известного возраста оказался совершенно неточным, заставляет сильно усомниться в правильности как минимум одного из этих предположений.⁴⁴⁴

Представьте, например, случай, когда некоторое количество дочернего элемента присутствовало в момент образования породы, хотя, согласно предположениям, его там не должно было быть. Поскольку радиометрический возраст зависит от соотношения количеств дочернего и материнского элементов, то если бы вы измерили этот возраст непосредственно после формирования породы, то получили бы ненулевое число. Более того, поскольку соотношение дочерний–материнский позволяет определить возраст в количестве периодов полураспада, а возраст в годах определяется путём умножения этого количества на длительность периода полураспада, то в случае, когда этот период очень большой, можно получить сильно преувеличенную оценку возраста.

Это как раз та ситуация, которую мы наблюдаем сейчас. Конкретно применительно к калий-аргоновому «модельному» методу, спустя 6000 лет ожидаемое количество дочернего элемента составляло бы всего лишь 0,000333% от первоначального количества материнского, поэтому избыточный аргон в количестве всего 1% от количества калия привёл бы к радиометрическому возрасту в более чем 18 млн. лет.

Это типичное оправдание, которое используют, когда результаты калий-аргонового метода не соответствуют ожидаемому возрасту. То есть предположение, что порода не содержала аргон в момент своего формирования, признаётся ошибочным, и возраст отбрасывается. Конечно, никто не может знать, насколько это справедливо в каждой конкретной ситуации, поэтому есть основания сомневаться в правильности любого калий-аргонового возраста!

Признавая, что невозможно знать изначальный состав породы, не наблюдая её формирование, учёные разработали другой радиометрический метод, называющийся изохронным датированием, чтобы попытаться обойти эту проблему.

Чтобы понять, как этот метод предположительно должен работать, нам нужно более детально понимать строение атома и, в особенности, его ядра.

Атомы состоят из электронов, протонов и нейтронов. Протоны и нейтроны (относительно) большие и тяжёлые. Они находятся в ядре. Электроны, в сравнении с протонами и нейтронами, очень легки и малы. Они «вращаются» вокруг ядра на определённых расстояниях от него по так называемым электронным оболочкам, или атомным орбиталям.

Именно электроны, особенно те, которые находятся на внешних орбиталях, определяют химические свойства атома, то есть то, как он взаимодействует с другими атомами. Нейтроны и протоны определяют свойства ядра. В частности, количество протонов в ядре определяет, какой это элемент. То есть, например, атом, имеющий всего лишь один протон в ядре, – это водород, а атом, в ядре которого два протона, – гелий. Углерод имеет 6 протонов, калий – 19, аргон – 18, уран содержит 92, а свинец – 82, если говорить о некоторых элементах, использующихся в радиометрическом датировании.

Относительное количество нейтронов и протонов определяет, является атом (строго говоря, его ядро) стабильным или радиоактивным. Как правило, более лёгкие элементы (т.е. имеющие меньшее количество протонов и нейтронов) склонны иметь равное количество протонов и нейтронов. Поэтому у гелия, имеющего два протона, доминантная форма (99,999863%) содержит также два нейтрона, хотя существует также стабильная форма, которая имеет лишь 1 нейтрон. Аналогично, у углерода, который содержит 6 протонов, доминантная форма (98,9%) имеет также 6 нейтронов, хотя существует стабильная форма углерода с 7 нейтронами.

С увеличением масс элементов (т.е. с увеличением количества нейтронов и протонов) стабильные ядра проявляют тенденцию иметь больше нейтронов, чем протонов. Причина в том, что протоны имеют положительный электрический заряд и отталкивают друг друга. Дополнительные нейтроны, не имеющие электрического заряда, разрежают концентрацию протонов и позволяют ядерным силам удерживать ядро вместе. Эта тенденция уже различима у углерода, а если же взять свинец, который является самым тяжёлым стабильным элементом и имеет 82 протона, то его стабильные формы обладают 124, 125 и 126 нейтронами.

Сумма количества протонов и нейтронов известна как «атомная масса» ядра и часто пишется рядом с символом элемента. Атомный номер выражает количество протонов (у углерода их 6), а атомная масса – сумму числа протонов и числа нейтронов (наиболее распространённая форма углерода имеет атомную массу 12, поэтому ¹²С).

Ядра (или атомы), имеющие одинаковое число протонов, но разное количество нейтронов, называются изотопами элемента. Таким образом, три стабильные формы свинца, имеющие 124, 125 и 126 нейтронов, являются изотопами свинца.

Создав диаграмму, в которой по одной оси будет количество протонов, а по другой – количество нейтронов, мы можем наглядно изобразить, что происходит при радиоактивном распаде. На рисунке 5 таким образом показан распад калий–аргон (⁴⁰K–⁴⁰Ar, используя обозначения, описанные выше), о котором говорилось в предыдущем разделе.

Рисунок 5.

Рисунок 6.

Это те основы, которые необходимы для понимания работы изохронного метода. Изохронный метод использует тот факт, что в некоторых случаях, помимо дочернего изотопа, присутствует другой, естественно встречающийся стабильный изотоп того же элемента, что и дочерний. Изотоп, появляющийся вследствие распада, называется радиогенным (радиоактивного происхождения), а другой стабильный изотоп (естественного происхождения) – нерадиогенным, или, как будем его называть мы, «сестринским».

Эта ситуация изображена на рисунке 6 для случая распада рубидия в стронций (⁸⁷Rb–⁸⁷Sr) – ещё одного распада, используемого в радиометрическом датировании (таблица 1). Радиогенный дочерний изотоп стронция имеет 49 нейтронов и 38 протонов. Однако также существует изотоп стронция естественного происхождения (сестринский изотоп), который не образован распадом рубидия. Этот сестринский изотоп обозначается ⁸⁶Sr и имеет 48 нейтронов и 38 протонов.

Принципы, лежащие в основе метода изохронного датирования, изображены на рисунке 7.

Рисунок 7.

В отличие от метода, описанного ранее, изохронный метод допускает наличие некоторого неизвестного количества радиогенного дочернего изотопа в породе в момент её формирования. Помимо этого, он предполагает также наличие неизвестного количества сестринского изотопа. Далее он предполагает, что дополнительное количество радиогенного дочернего изотопа образуется только путём распада радиоактивного материнского элемента и что количество нерадиогенного сестринского изотопа остаётся неизменным.

Таким образом, каждый отдельный образец в момент его формирования содержит:

1. неизвестное количество материнского элемента (М);

2. неизвестное количество радиогенного дочернего изотопа (Д);

3. неизвестное количество нерадиогенного сестринского изотопа (С).

Спустя некоторое время часть материнского элемента ∆М распадается в дочерний. В этот момент количество дочернего станет немного большим, количество материнского немного меньшим, и при этом увеличение количественно должно быть равным уменьшению. Конечно, это предполагает, что не произошло ничего другого, что могло бы изменить содержание дочернего или материнского элементов в породе (путём выщелачивания, плавления, ионного переноса водными потоками и т.д.).

Рисунок 8.

Если рассматривать отношения дочернего элемента к сестринскому и материнского к сестринскому в момент времени Т, то они составляют, соответственно,

(Д + ∆М)/С и (М – ∆М)/С.

Мы можем измерить эти отношения для множества образцов и построить график зависимости первого отношения от второго (рисунок 8). Используя простую алгебру,⁴⁴⁵ можно показать, что эта зависимость прямолинейная, y = mx + b, с коэффициентом наклона, равным ∆М/(М–∆М).

Заметьте, что на это не влияют (неизвестные) первоначальные количества дочернего или сестринского элемента.

Однако, ∆М – это также и количество образовавшегося дочернего элемента, а М–∆М – количество материнского, оставшегося на момент времени Т.

Таким образом, коэффициент наклона представляет собой отношение образовавшегося дочернего элемента к оставшемуся спустя период времени Т материнскому, и это то самое отношение, которое использовалось в предыдущем методе [но, в отличие от предыдущего метода, оно учитывает лишь преобразовавшиеся количества и не зависит от изначального количества дочернего элемента]. Это соотношение увеличивается со временем⁴⁴⁶ и точно так же может использоваться для определения радиометрического возраста.

Изохронное датирование используется, когда есть некоторое количество различных образцов, которые, как предполагается, образовались в одно и то же время, но могут различаться по изначальному составу. Эти образцы могут быть как «цельной породой» из одной горной формации (геологического горизонта), так и образцами различных минералов, полученных из одного и того же образца породы.

Однако, чтобы метод работал должным образом, изначальное отношение дочернего элемента к сестринскому должно быть одинаковым для всех образцов. Это объясняется тем, что отрезок, отсекаемый на оси Y, – это, фактически, и есть изначальное соотношение дочернего элемента и сестринского, и если оно неодинаково для всех образцов, то прямолинейная зависимость нарушается.

Отношения дочернего элемента к сестринскому и материнского к сест- ринскому обычно измеряются с помощью масс-спектрометров с твёрдым источником. Спектрометры могут одновременно считать количество атомов каждого из изотопов, поэтому позволяют вычислить соотношение изотопов со значительной точностью.

Рисунок 9.

Чтобы проиллюстрировать основные предположения, стоящие за изохронным датированием, я сгенерировал случайным образом некоторое количество гипотетических образцов породы с различным изначальным составом. Поскольку метод предполагает неизвестное, но одинаковое изначальное соотношение дочернего элемента и сестринского для всех образцов, я случайным образом выбрал это значение между 60 и 80% (что соответствует диапазону отношений ⁸⁷Sr к ⁸⁶Sr, наблюдаемых в природе). Затем я создал десять «образцов», количества материнско го и дочернего элементов в каждом из которых были установлены случайным образом от 1 до 100. После этого все образцы я «состарил» на три периода полураспада, соответствующим образом уменьшив количество материнского элемента и увеличив количество дочернего на такую же величину. Количество сестринского элемента, само собой, предполагается постоянным в течение всего времени. В результате были получены 10 точек на графике, которые легли на прямую линию с коэффициентом наклона, равным 7,0 (рисунок 9). Это предполагает, что данный метод должен быть нечувствителен к неопределённостям относительно изначального состава породы при её формировании.

Рисунок 10.

Насколько хорошо этот метод справляется с реальными образцами пород? На рисунке 10 показаны три изохронных графика, полученные с использованием трёх различных цепочек распада.⁴⁴⁷ Одна из них – это цепочка ⁸⁷Rb–⁸⁷Sr (период полураспада – 48,8 млрд лет), описанная выше (рисунок 6). Другая – распад ¹⁴⁷Sm–¹⁴³Nd (период полураспада – 106 млрд лет). Третья – это «двойной изохрон», полученный комбинацией двух независимых распадов урана – ²³⁵U–²⁰⁷Pb (период полураспада – 207 млн лет) и ²³⁸U–²⁰⁶Pb (период полураспада – 4,47 млрд лет), имеющих общий стабильный сестринский изотоп – ²⁰⁴Pb. Мы видим очень прямые линии, подразумевающие очень хорошее соответствие теории и практики. Заметьте также, что все вычисленные возрасты имеют очень маленькую погрешность.

Однако, применение этого метода к породам с вулкана Нгаурухое даёт нам три последних результата в таблице 4. Как видно, изохронный метод, который должен был «исправить» проблемы калий-аргонового модельного метода, на деле даёт ещё худшие результаты – в одном из случаев (Pb–Pb) более чем в 70 млн раз! Заметим, что погрешность (число после знака ±) для этого метода составляет всего около 10%, что ясно указывает на различие между погрешностью и точностью, о котором говорилось ранее.

Таблица 4. Изохронный возраст лавы с вулкана Нгаурухое (Snelling, 2005 г.), вместе с калий-аргоновым модельным возрастом для той же лавы из таблицы 2. Заметьте, что изохронный возраст по методу Pb–Pb более чем в 70 млн раз превышает правильный. (Snelling, A.A., Isochron Discordances, Inheritance and Mixing, в Radioisotopes and the Age of the Earth Volume II (Edited by Vardiman, Snelling and Chaffin), Institute of Creation Research, El Cajon, CA and Creation Research Society, Чино Вэлли, Аризона, стр. 393–524, 2005 г.)

А что насчёт полученных с помощью изохронного метода возрастов, показанных на рисунке 10? Они все относятся к одной и той же породе, взятой в Большом Каньоне! Ни один из возрастов не соответствует любому другому в рамках экспериментальных погрешностей. Как тогда нам узнать, какой из них верный? С учётом результатов измерений пород вулкана Нгаурухое, вполне возможно, что ни один из них. Хотя создаётся впечатление, что метод изохронного датирования решает все проблемы, на самом деле он даёт даже худшие результаты, чем другие методы, для пород известного возраста и слишком противоречивые результаты для одних и тех же образцов при использовании различных цепочек распада. Это явно указывает, что предположения, заложенные в изохронном датировании, неверны.

Почему что-то, что выглядит настолько, так сказать, научно, – не работает? Чтобы понять это, представьте себе ситуацию, показанную на рисунке 11. На нём изображён цилиндр с делениями наподобие тех, которые широко используются в учебных химических лабораториях. Цилиндр содержит 300 мл жидкости, и жидкость наливается со скоростью 50 мл/час. Если задать вопрос, сколько прошло времени с тех пор, как процесс начался, большинство людей ответят, что прошло 6 часов, разделив 300 на 50.

Рисунок 11.

Однако, данное вычисление предполагает, что, когда процесс начался, цилиндр не содержал жидкости, что в ходе процесса с цилиндром не происходило ничего, что могло добавить или удалить жидкость, помимо её поступления из крана, и что скорость поступления жидкости оставалась неизменной в течение всего процесса. Если, например, в цилиндре изначально находилось 250 мл жидкости, то время значительно сократится. Если какая-то часть жидкости была пролита, то опять-таки время изменится. Другими словами, хотя вычисление периода времени и является само по себе прямолинейным, тем не менее требует ряда предположений о прошлом, которые при отсутствии наблюдателя не могут быть известны наверняка. Следовательно, нельзя быть уверенным в правильности вычисленного периода времени.

Так же и с радиометрическим датированием. Хотя используемые алгебра и арифметика довольно просты, но оба рассмотренных выше метода («модельный» и изохронный) зависят от ряда предположений об истории породы, ни одно из которых не может быть известно наверняка, поскольку не присутствовал наблюдатель с момента её формирования. Более того, когда измерение соотношений выполняется вскоре после момента формирования породы, то даже небольшое количество «непредвиденного» радиогенного дочернего элемента серьёзно искажает вычисления. Как я писал выше, во временных рамках 6000 лет даже небольшое количество «непредвиденного» аргона создаст видимость возраста в миллионы лет по калий-аргоновому модельному методу. Аргумент «лишнего аргона» используют эволюционисты, чтобы отвергнуть результаты тестирования пород известного возраста, но они не учитывают возможность того, что все эти определения возрастов очень близки ко времени формирования сравнительно с периодом полураспада (например, 6000 лет против 1,248 млрд. лет). Поэтому любое измерение, которое показывает очень большой возраст, может, наоборот, указывать на довольно небольшое количество дочернего элемента, присутствовавшего в породе изначально.

Кроме того, все методы радиометрического датирования предполагают, что периоды полураспада (или, что то же самое, скорости распада) для используемых преобразований сохранялись на сегодняшнем уровне на протяжении всей истории породы. Хотя это предположение может казаться намного более правдоподобным, чем другие, но недавние исследования указывают, что скорости распада ⁶⁰Co в ⁶⁰Ni (β^–-распад), ¹³⁷Cs в ¹³⁷Ba (β^–-распад), ³²Si в ³²P (β^–-распад) и ²²⁶Ra в ²²²Rn (α-распад) изменяются зависимо от изменений солнечной активности. Следовательно, это предположение также может быть неверным.⁴⁴⁸,⁴⁴⁹ Это подтверждается и результатами научных исследований, полученными в рамках проекта RATE (Radioisotopes and the Age of the Earth, Радиоизотопы и возраст Земли), который был спонсирован Институтом креационных исследований (Institute for Creation Research). Учёные сделали вывод, что примерно во времена Потопа был всплеск радиоактивного распада. На это чётко указывали эксперименты по диффузии гелия (см. ниже), а также дополнительно подтверждается данными анализа радиоореолов и следов осколков деления. Когда происходил этот дополнительный распад, насколько он был сильным и каким механизмом был вызван – всё ещё предмет дискуссии.⁴⁵⁰

Так как вычисление возраста довольно чувствительно к этим предположениям, и в их справедливости мы не можем быть уверены, а также поскольку радиометрическое датирование даёт совершенно некорректные результаты для пород известных возрастов, довольно разумно сделать вывод, что возрасты, полученные с помощью радиометрического датирования, совершенно ненадёжны. Если порода возрастом 50 лет может быть радиометрически датирована в 3,9 млрд ± 10% лет, то откуда мы можем знать, что другая порода, радиометрически датированная в 4,54 млрд лет (что, как утверждается, соответствует возрасту Земли), на самом деле не является 6 000-летней, даже если указывается погрешность в ±1%?

Хотя учёные, придерживающиеся позиции миллиардов лет, и могут выстраивать объяснения расхождений между реальными, известными возрастами и неправильными радиометрическими «возрастами», но это всего лишь объяснения постфактум, построенные, когда уже известно, что результаты измерений не соответствуют реальности. Когда «проверка на реальных данных» невозможна, нельзя знать наверняка, что измеренный возраст более правильный, чем в тех случаях, которые описаны в примерах. Следовательно, кажется уместным применить принцип «бритвы Оккама» и сделать вывод, что метод сам по себе является ненадёжным из-за непроверяемых предположений об истории исследуемой породы.

Часто люди ошибочно отождествляют радиоуглеродное датирование с методами радиометрического датирования, рассмотренными выше. Хотя радиоуглеродное датирование также относится к методам радиометрического датирования, оно может применяться только к неживым органическим (растительным или животным) образцам или к источникам углерода, когда-то образованным жизненными процессами (например, таким, как уголь или известняк). К тому же углеродное датирование имеет дело с относительно коротким периодом полураспада. Учитывая возможности современного оборудования, используемого в данном методе, это означает, что верхний предел возрастов, которые могут быть измерены с помощью него, очень низкий.

В основе углеродного датирования лежит углерод-14 (¹⁴С) – радиоактивный изотоп углерода, также называемый радиоуглеродом. Этот изотоп формируется путём взаимодействия космических лучей с молекулами атмосферы, которое приводит к преобразованию ¹⁴N в ¹⁴C. Поскольку последний химически эквивалентен обычному углероду (¹²С), эта радиоактивная форма углерода соединяется с кислородом и образует углекислый газ (СО2). Он используется растениями в процессе фотосинтеза и затем усваивается животными при поедании растений, распространяется по их телам, становясь частью крови, костей, мышц, нервов и волос. Радиоактивный углерод попадает в тело человека в результате естественного процесса поедания растительных или животных продуктов.

Пока организм живёт, радиоактивный углерод в его теле находится приблизительно в равновесии с радиоактивным углеродом в атмосфере. Некоторая часть ¹⁴С в теле постоянно распадается обратно в азот (¹⁴N), но новый ¹⁴С непрерывно поступает и становится частью тела. Однако, когда организм умирает, он прекращает есть и дышать, поэтому процесс обмена углерода с окружающей средой прекращается, и включение нового радиоактивного углерода в его тело останавливается. В то же время радиоактивный углерод, который уже был включён, продолжает распадаться обратно в азот. В результате количество ¹⁴С в мёртвом растении или животном уменьшается с течением времени, с периодом полураспада, составляющим около 5730 лет.

Стабильный дочерний элемент этого распада – азот (газ), и поэтому невозможно измерить отношение количества стабильного дочернего элемента к радиоактивному материнскому в образце, как это делается в описанном ранее «модельном» методе, поскольку азот улетучивается в атмосферу по мере того, как растение или животное разлагается.

Однако, количество нормального углерода в мёртвом растении или животном не изменяется, так как ¹²С является стабильным. Это показано на рисунке 12. Следовательно, если измерить отношение количества радиоактивного углерода к обычному углероду, предполагая, что соотношение в атмосфере в момент смерти было таким же, как сегодня, и предполагая, что период полураспада не изменялся с течением времени, то можно вычислить, сколько прошло времени с момента смерти растения или животного.

Рисунок 12.

Метод углеродного датирования был изобретён в 1949 году доктором Уильямом Либби, профессором Чикагского университета. За это изобретение в 1960 году он получил Нобелевскую премию по химии. Либби и его исследовательская группа в составе пост-докторанта Джеймса Арнольда и аспиранта Эрни Андерсона продемонстрировали практическую ценность метода, датировав образец дерева из древнеегипетской королевской барки и сравнив результат с возрастом, указанным в исторических источниках.

Изначально количество радиоактивного углерода в образце определялось с помощью сцинтилляционных счётчиков (аналогичных более известным счётчикам Гейгера) для подсчёта количества распадов ¹⁴С в ¹⁴N в течение ряда последовательных временны́х интервалов путём измерения уровня радиации, излучённой в ходе распада. Но это требует большого объёма исследуемого образца и (или) очень длительного времени измерений, поскольку ¹⁴С присутствует в очень небольшом количестве (в сегодняшней атмосфере 1 атом ¹⁴С приходится на каждые 1,2 триллиона атомов ¹²С) и его период полураспада составляет 5730 лет. Сегодня измерения производят, используя более чувствительные масс-спектрометры с ускорителем (МСУ), которые считают все атомы ¹⁴С, а не только те, которые распадаются. Эти приборы сделали возможным определение намного меньших количеств ¹⁴С, но в конце концов в образце останется настолько мало ¹⁴С, что его невозможно будет обнаружить даже этими сложными приборами. В течение 15,6 периода полураспада ¹⁴С (около 90 000 лет) радиоуглерод в образце распадётся до такого уровня, что даже эти современные приборы не смогут его обнаружить. Поэтому датирование с помощью ¹⁴С не может установить возраст объектов, которые теоретически старше 90000 лет.

Уголь большей частью состоит из углерода (остальное составляют водород, азот, кислород и другие элементы). Его находят практически во всех слоях геологической колонны. В 2003 году учёные провели исследование 10 образцов угля, который был добыт Министерством энергетики США и бережно хранился в Банке образцов угля при Университете штата Пенсильвания. Эти образцы были получены из нескольких различных слоёв в разных штатах США. Согласно униформистской геологии, возраст образцов составлял от 37 до 318 млн. лет, так что любое количество ¹⁴С, присутствовавшее при формировании угля, должно было давным-давно уменьшиться до уровней намного ниже чувствительности обнаружения МСУ. Однако, учёные послали эти образцы в лабораторию с МСУ для радиоуглеродного датирования. Результаты показаны на рисунке 13 с указанием типичного предела чувствительности МСУ.⁴⁵¹

Как видно из рисунка 13, все образцы угля содержали от 0,1 до 0,5 процента современного углерода, и даже самый низкий уровень ¹⁴С был намного выше уровня чувствительности МСУ. Это явно указывает на то, что данные измерения не были каким-то аномальным всплеском. Расчёт приводит к радиоуглеродному «возрасту» образцов приблизительно от 45000 до 60000 лет. Это сильно отличается от 37–318 млн лет, определённых для этих образцов угля униформистскими геологами.

Люди, стремящиеся к сохранению эволюционной временной шкалы, предложили ряд объяснений такому высокому уровню ¹⁴С. Например, загрязнение современным углеродом в процессе проведения измерений, загрязнение в месте естественного залегания путём миграции ¹⁴С из атмосферы в угольный пласт, двойной захват тепловых нейтронов, возникающих при распаде урана в окружающей породе. Ни одно из этих предположений не выдерживает тщательного научного анализа.⁴⁵² Например, лаборатории, которые производят такие измерения, разработали сложные процедуры, чтобы обеспечить уверенность в отсутствии влияния загрязнения современным углеродом на результаты.

Рисунок 13. Измеренные возрасты колебались от 44500 до 59000 лет, средний уровень 14С составлял 0,247 (±0,109 ст. дев.) процента современного углерода. Это результаты, полученные для образцов, которым, как утверждается, от 37 до 318 млн лет! Заметьте, что средний уровень был в 123 раза выше предела чувствительности измерительного прибора. (Данные из Baumgardner, 2005 г.).

Более того, измерения радиоактивного углерода проводились и на алмазах. Алмазы также являются практически чистым углеродом, атомы которого образуют настолько хорошо уплотнённую кристаллическую решётку, что он является самым твёрдым из известных минералов естественного происхождения. Поэтому алмазы почти непроницаемы для проникновения. Загрязнение образцов алмазов при измерениях определённо не является проблемой. Результаты тестирования 7 образцов алмазов показаны на рисунке 14. И снова, все измерения во много раз превышают предел чувствительности МСУ. Хотя средний уровень ¹⁴С в алмазах отличается от измеренного в образцах угля, радиоуглеродный возраст для алмазов, составляющий около 50000 лет, в целом соответствует возрасту угля. Однако, униформистская геология определяет возраст алмазов от 1 до 3 миллиардов лет.

Рисунок 14.

Радиоуглеродное датирование ясно показывает, что уголь и алмазы не настолько стары, как в этом нас хочет убедить униформистская геология, и действительно могли быть сформированы примерно в одно время. Однако вычисленный возраст также достаточно сильно отличается от того возраста, который можно определить из Библии. Почему? С учётом того, что уголь был сформирован из погребённой растительности, это погребение должно было произойти во время Ноева Потопа, который, согласно Библии, произошёл около 4500 лет тому назад (около 1500 лет после сотворения Вселенной). В таком случае можно было бы ожидать, что измеренное «процентное содержание современного углерода» будет составлять около 58%, а не фактически измеренные 0,028%, если отношение ¹⁴С к ¹²С в атмосфере в момент погребения было таким же, как сегодня. Однако оно практически наверняка было другим.

С одной стороны, возможно, что в момент сотворения в атмосфере не содержалось ¹⁴С и уровень ¹⁴С возрастал с течением времени. Скорость его формирования должна была зависеть от потока космического излучения, который, в свою очередь, должен был зависеть от силы магнитного поля Земли, которое, как известно, неуклонно уменьшается, по крайней мере на протяжении прошлого столетия.⁴⁵³,⁴⁵⁴ Более сильное магнитное поле в прошлом должно было обеспечивать защиту от космического излучения, а значит, более медленное образование ¹⁴С.

Кроме того, Потоп захоронил огромное количество ¹²С, который до этого активно участвовал в биосферном обмене, поэтому вполне возможно, что уровень углекислого газа в допотопной атмосфере был также намного выше, чем сегодня. Это может объяснять обильную, буйную растительность, необходимую для образования огромных объёмов угля.

Эти факторы могли привести к тому, что соотношение ¹⁴С и ¹²С в допотопном мире было намного меньшим, чем сегодня (меньше ¹⁴С, больше ¹²С). Также интенсивная вулканическая активность, связанная с Потопом (породы, сформированные во время Потопа, содержат огромное количество вулканического материала), должна была выбросить миллиарды тонн нерадиоактивного углерода в атмосферу, ещё более разбавив присутствовавший в ней ¹⁴С. Поэтому после Потопа отношение ¹⁴С к ¹²С должно было увеличиваться до сегодняшнего уровня. Это означает, что все организмы, жившие непосредственно после Потопа, должны были бы получить радиоуглеродный «возраст» намного больше реального. Учитывая это, можно легко получить возраст 4500 лет с момента погребения даже для самых «старых» образцов.

Методы радиометрического датирования, которые рассматривались выше, используют в качестве измеряемых величин радиоактивный материнский и стабильный дочерний элементы, игнорируя другие частицы, образуемые при радиоактивном распаде. Однако в одном из недавних исследований для оценки возраста использовались альфа-частицы, которые образуются при распаде урана в свинец. Были получены несколько неожиданные, но очень интересные результаты.

Альфа-частицы состоят из двух нейтронов и двух протонов. Фактически это ядра гелия, то есть атомы гелия, лишённые своих электронов.

Альфа-частицы, использованные в этом исследовании, сформировались при распаде урана в небольших кристаллах циркона. Эти кристаллы были извлечены из пород земной коры со скважины, которая была пробурена Лос-Аламосской национальной лабораторией в Фентон Хилл (штат Нью-Мексико, США).⁴⁵⁵ Кристаллы циркона часто содержат в большой концентрации уран. Уран-238 распадается в свинец через ряд промежуточных (радиоактивных) элементов. В ходе этого процесса выделяется в общей сложности 8 альфа-частиц. Как было отмечено ранее, альфа-частицы являются, по сути, положительно заряженными ядрами гелия. Поэтому они активно притягивают электроны и становятся нейтральными атомами гелия. При распаде каждого атома урана в свинец в кристалле циркона образуются восемь атомов гелия (рисунок 15).

Рисунок 15.

Гелий – это инертный газ, то есть он не вступает в реакции с другими элементами. Это также самый лёгкий элемент и крайне малый по размеру – его радиус Ван-дер-Ваальса составляет всего 140 пм (1 пм = 10^–12 м). Эти характеристики позволяют гелию легко диффундировать (просачиваться) сквозь различные материалы, даже сквозь камень, о чём знает любой, кто приобретал наполненный гелием шарик задолго до праздника. При распаде атомов урана в свинец в кристаллах циркона увеличивается концентрация гелия, что приводит к диффузии гелия из кристаллов циркона в те области, где его концентрация ниже.

С учётом количества изотопов урана, тория и свинца в кристаллах циркона радиометрический возраст этих кристаллов, вычисленный с помощью описанных выше методов, составляет 1,5 ± 0,002 млрд лет.⁴⁵⁶ Принимая во внимание лёгкость, с которой гелий просачивается сквозь материалы, можно ожидать, что за 1,5 миллиарда лет практически весь гелий, который образовался в ходе распада урана в свинец, должен был покинуть кристаллы циркона. Поразительно, но, как оказалось, это не так. До 58% гелия всё ещё оставалось в кристалле!

Используя измеренное количество гелия в кристаллах циркона, скорость, с которой гелий просачивается сквозь циркон (диффузивность), вычисляли исходя из предположения, что возраст кристаллов составлял 1,5 млрд лет. Диффузивность зависит от температуры материала. Поскольку кристаллы циркона были добыты на различной глубине (от 960 м до 3,9 км) и поэтому находились в различных температурных условиях (от 105 до 277 ºC [388–550 K]), необходимо было произвести такие измерения для различных соответствующих температур. Они показаны на рисунке 16. Аналогичные вычисления были произведены для измеренных количеств гелия, при этом возраст кристаллов принимался за 6000 лет в соответствии с Библией. Вертикальная ось имеет логарифмическую шкалу, то есть результаты моделей отличаются в 100000 раз.

Прогнозные вычисления были сделаны в 2000 году. А в 2003 году из той же буровой скважины были добыты новые кристаллы циркона и посланы в независимую лабораторию, чтобы измерить фактическое значение диффузивности гелия. Измерения были поручены независимой третьей стороне, чтобы исключить эффект предвзятости исследователя при проведении измерений. Результаты показаны на рисунке 17. Чётко видно, что измеренные значения диффузивности прекрасно соответствуют расчётному прогнозу, основанному на библейском возрасте цирконов, – 6000 лет.

Модельные расчёты провели заново, чтобы получить «наилучшее приближение» к данным измерений (рисунок 18), и они показали возраст кристаллов циркона 5681 ± 2000 лет, что вполне можно округлить до 6000 ± 2000 лет.

Рисунок 16.

Рисунок 17.

Рисунок 18.

Для эволюции необходимы миллионы и миллиарды лет. Радиометрическое датирование призвано представить однозначные доказательства того, что Земле 4,54 млрд лет. Однако, как было показано, радиометрический возраст ненадёжен, независимо от того, используется ли порода целиком, применён «модельный» метод для отдельных минералов, или же изохронный.

1. Измерения по модельному методу цельных пород, взятых из лавового купола, сформировавшегося в 1984 году на горе Св. Елены, дали возраст 350000 лет, а модельные возрасты по отдельным минералам породы варьируются от 340000 до 2,5 млн лет в зависимости от минерала.

2. Измерения по модельному методу цельной породы потоков лавы, сформировавшихся между 1945 и 1975 годами на вулкане Нгаурухое в Новой Зеландии, показали возраст до 2,5 млн лет, а изохронный возраст этих же пород оказался в диапазоне от 133 млн до 3,9 млрд лет.

В большинстве случаев заявляемая погрешность эксперимента составляет всего несколько процентов. То есть хотя эти возрасты и могут быть точными, они совершенно неверны, в некоторых случаях – в миллионы раз.

Радиоактивный углерод (¹⁴C), который не должен обнаруживаться спустя 90000 лет, найден в избытке в угле, возраст которого, как утверждается, от 35 до 315 млн лет, и в алмазах, которым якобы от 1 до 3 млрд лет. Более того, количество радиоуглерода в угле и в алмазах приблизительно одинаково, что указывает на то, что они сформировались примерно в одно время. Учитывая количество обычного углерода (¹²С), погребённого во время всемирного Потопа, сформировавшего уголь, количество низкорадиоактивного СО2, выброшенного в атмосферу благодаря вулканическим процессам в течение года Потопа, массивное повторное поглощение углерода при формировании пород (например, известняка), мы ожидаем значительного изменения отношения радиоактивного углерода к нерадиоактивному. Таким образом, измеренные уровни ¹⁴С совместимы с настоящим возрастом угля всего в 4500 лет – приблизительным временем, прошедшим от глобального Потопа до сегодняшнего дня, согласно библейскому тексту.

Более того, количество радиогенного гелия, найденного в образованных на глубине цирконах, вместе с измеренной скоростью диффузии гелия сквозь циркон показывают, что этим кристаллам всего 6000 ± 2000 лет.

Таким образом, радиометрическое датирование не даёт неоспоримого доказательства миллионов и миллиардов лет, необходимых для эволюции. На самом деле, оно подтверждает, что Земля намного моложе, и это согласуется с историей, изложенной в Библии.

Если радиометрическое датирование представляет собой ещё одну ахиллесову пяту эволюции, то что же остаётся? Последняя надежда для миллионов и миллиардов лет эволюции – это Вселенная размером в миллиарды световых лет и, как утверждается, возрастом в миллиарды лет. Однако в следующей главе будет объяснено, каким образом Вселенная может быть размером в миллиарды световых лет и в то же время мы можем видеть свет звёзд далёких галактик с Земли, которой всего лишь около 6000 лет, как говорит Библия.