Читать интересную книгу Сенсационная история Земли - Андрей Скляров

* * *

В любом экспериментальном исследовании мало чего-то измерить. Это – даже не полдела, а в лучшем случае его десятая часть. Гораздо важнее адекватно проинтерпретировать полученные результаты измерений. Говоря другими словами, надо еще понять, что именно наизмеряли. А вот тут уже значительную роль начинают играть субъективные установки исследователя – его предпочтения тех или иных теорий и гипотез.

Возьмем для примера, на мой взгляд, весьма показательную и информативную статью «История юной Земли», написанную Джоном Вэлли (John W. Valley) из Мичиганского университета в Анн-Арборе.

Вэлли – президент Американского минералогического общества, профессор геологии в Висконсинском университете в Мадисоне, который основал лабораторию WiscSIMS для исследования образцов древних горных пород, оснащенную новейшим оборудованием, в том числе и ионным микроскопом повышенной чувствительности для исследования микрокристаллов циркона, считающегося одним из наиболее подходящих минералов для определения абсолютного возраста пород уран-свинцовым методом.

Вот, что сам Вэлли пишет об используемой технологии:

«Определение возраста кристаллов стало возможным в начале 80-х гг. ХХ в., когда Вильям Компстон (William Compston) со своими коллегами из Австралийского национального университета в Канберре создал специальный ионный микрозонд SHRIMP (Sensitive High-Resolution Ion Microprobe – чувствительный ионный микрозонд с высокой разрешающей способностью). Несмотря на то, что большинство кристаллов циркона практически невидимы невооруженным глазом, ионный микрозонд столь точно посылает сфокусированный пучок ионов, что тот может выбить небольшое количество атомов с любой заданной части поверхности циркона. Затем масс-спектрометром определяется состав атомов путем сравнения их масс» (Дж.Вэлли, «История юной Земли»).

О сложности процедуры подготовки и проведения таких измерений можно судить (хотя бы косвенно) по иллюстрации, приводимой в статье – см. Рис. 149.

Рис. 149. Иллюстрация к датированию циркона

Комментарий к этой иллюстрации гласит:

«Существует пять основных ступеней анализа циркона. Сначала исследователи заливают кристалл в эпоксидной смоле, затем шлифуют и полируют его. Узкий пучок ионов микрозонда выбивает с очищенной поверхности небольшое число атомов, которые идентифицируются по сравнительной массе.

Чтобы определить возраст кристалла, ученые проводят измерения атомов урана и свинца, включенных в структуру молекулы циркона. Поскольку свинец – конечный продукт радиоактивного распада урана, то чем больше его содержание в кристалле по отношению к урану, тем старше циркон.

С помощью сканирующего электронного микроскопа определяется структура растущего экземпляра и любые мельчайшие фрагменты минералов, включенных в процессе роста. Включения кварца, например, чаще всего встречаются в цирконах, образованных в гранитах, типичных для континентальной коры.

В то же самое место, что и в первый раз, направляется микрозонд для измерения атомов кислорода, входящих в состав циркона. Определенное отношение изотопов кислорода, атомов различной массы, показывает, в прохладных или в жарких условиях формировалась материнская порода кристалла.

Исследователи в третий раз используют ионный пучок микрозонда, чтобы определить микропримеси, составляющие менее 1% в молекулярном строении кристалла. Некоторые из этих рассеянных элементов могут свидетельствовать о принадлежности материнской породы кристалла древнему континенту» (там же).

И вот эта весьма непростая (и естественно очень дорогостоящая) техника со столь же непростой технологией были использованы для датирования микрозерен циркона из пустынного местечка Джек-Хиллз в Австралии.

Как это часто бывает, авторы исследования получили дискордию (см. Рис. 150), на основании которой был сделан вывод, что кристаллы циркона образовались 4,4 миллиарда лет назад, но подверглись некогда в прошлом дополнительному температурному воздействию, что и привело к появлению дискордантности данных, полученных в ходе измерений. Все в полном соответствии с теорией, излагаемой в учебниках по радиоизотопному датированию.

Рис. 150. Дискордия при датировке цирконов Джек-Хиллз

Естественно, что у читателя прежде всего возникает уважительно-почтительное отношение к результатам столь внушительной и скрупулезной работы, проведенной с применением столь сложной техники и методики. Однако это лишь в том случае, если не вглядываться в детали…

А вот мы возьмем, да и присмотримся повнимательней к некоторым из них. Особенно к тем, которые имеют непосредственное отношение не только к выбору объекта исследования, но и к трактовке получаемых результатов.

Так например, в статье можно найти ответ на вопрос, почему геологи предпочитают иметь дело с цирконами, и почему цирконы были выбраны и в данном случае.

«Извлеченные из основной породы отдельные кристаллы могли быть датированы, так как циркон – прекрасный счетчик времени. Помимо свойства долговечности его кристаллы имеют в микроколичестве радиоактивный уран, распадающийся с определенной скоростью до свинца. Когда циркон образуется в затвердевающей магме, атомы циркония, кремния и кислорода соединяются в определенной пропорции (ZrSiO4), создавая уникальную структуру, где уран может участвовать только как примесь. Атомы свинца слишком велики, чтобы заменить элементы в кристаллической решетке, поэтому образующиеся кристаллы циркона свободны от свинца. Часы уран-свинец начинают свой отсчет, как только рождаются кристаллы циркона. Таким образом, отношение свинца к урану растет по мере старения кристалла. Ученые могут достоверно определить возраст нетронутого циркона с точностью до 1%, что для юной Земли означает примерно 40 млн. лет» (там же).

Ну что ж… Проверим.

Размеры атомов, составляющих циркон ZrSiO4 : цирконий Zr – 160 пм (пикометр = 10–12 метра или 10–10 сантиметра); кремний Si – 132 пм. Уран U – 138 пм. Свинец – 175 пм. Вроде бы утверждение автора статьи, что свинец «слишком большой» для попадания в кристаллы циркона на стадии его формирования соответствует действительности. А следовательно, и правда, свинца в кристалле в момент его образования быть не должно. Посему и весь найденный при измерениях в цирконе свинец должен являться продуктами распада урана, образовавшимися исключительно за время жизни кристалла…

Однако буквально чуть ниже в той же статье можно прочитать следующий любопытный абзац:

«…дополнительная информация о континентальной коре была получена при исследовании рассеянных элементов. Чтобы все это выяснить, надо было пристальнее всмотреться вглубь кристаллов. Цирконы из Джек-Хиллз имеют повышенные концентрации микропримесей, а также включения европия и церия, которые обычно образуются во время кристаллизации земной коры; это означает, что цирконы зародились скорее у поверхности Земли, а не в мантии. Более того, соотношение радиоактивных изотопов неодима и гафния, двух элементов, относящихся ко времени формирования континентальной коры, дает основание полагать, что большая часть земной коры образовалась 4,4 млрд. лет назад» (там же).

Заглядываем вновь в справочник по размерам атомов различных химических элементов. И что же мы видим?..

Европий Eu – 199 пм, церий Се – 181 пм, неодим Nd – 182 пм, гафний Hf – 167 пм. Из четырех упомянутых в приведенной цитате элементов у трех радиусы атомов больше, чем у свинца!.. Однако они все-таки попали в кристаллы циркона в качестве примеси!..

Возникает закономерный вопрос: тогда какие у нас есть основания считать, что туда также в качестве примеси не мог попасть и свинец?!. Ответ прост: оснований нет никаких!..

Мог свинец попасть в кристалл циркона в момент образования кристалла (то есть в момент извержения и застывания породы)?.. Мог. Наличие других примесей показывает, что ничего этому не мешает.

Мог среди примесей свинца оказаться и радиогенный изотоп, образовавшийся в ходе распада урана еще до формирования кристалла циркона?.. Мог. Реакции распада идут и в мантии. Это достаточно очевидно.

И это косвенно, между прочим, подтверждает дискондартность результатов измерений, которая вполне может быть вовсе не результатом какой-то дальнейшей «переплавки» кристалла (или хотя бы просто сильного температурного воздействия, сопровождавшегося изменением изотопного состава), а всего лишь банальным следствием различной концентрации радиогенного свинца в разных местах кристалла циркона в момент его образования.

Могла ли часть этого радиогенного изотопа свинца, попавшего в итоге в кристалл циркона, образоваться еще даже до формирования Земли как планеты?.. Могла. Этому тоже ничего не мешает, поскольку распад урана происходит и в космических условиях…