Происходит ли миграция С¹⁴ внутри стволов живых деревьев?

Анатолий Матвеевич Тюрин, кандидат геолого-минералогических наук

В методе радиоуглеродного датирования принято, что миграция углерода внутри стволов живых деревьев не происходит. С другой стороны имеются предположения о ее наличии [4]. Представляется целесообразным этот вопрос рассмотреть. При этом нас интересует, прежде всего, миграция ¹⁴С.

Постановку задачи поиска признаков наличия миграции ¹⁴С внутри стволов живых деревьев в данных радиоуглеродного датирования выполним в соответствии с практикой обработки сигналов. Резкое изменение содержания ¹⁴С в СО₂ атмосферы или резкое изменение некоторых характеристик биосферы (например, величины фракционирования изотопов углерода при фотосинтезе) есть сигнал. Этот сигнал записан в годовых кольцах деревьев. Если после образования годовых колец между ними происходит обмен углеродом, в том числе и его изотопом ¹⁴С, то это характеристика «прибора», зафиксировавшего сигнал. При анализе вариаций ¹⁴С в годовых кольцах дерева мы имеем первичный сигнал, искаженный характеристикой «прибора». Тогда задача выявления характеристик «прибора» будет сводиться к сопоставлению особенностей записанных в годовых кольцах деревьев сигналов с особенностями этих же сигналов, записанных другими способами или другими приборами. К таким сигналам можно отнести сигналы, сформированные вариациями солнечной активности, ядерными взрывами в атмосфере и извержениями вулканов.

Самый короткий путь к выявлению наличия миграции ¹⁴С внутри стволов живых деревьев – специальная обработка данных радиоуглеродного датирования. Результаты одного из видов такой обработки - спектральная плотность мощности концентрации ¹⁴С в кольцах дерева, приведены на рисунке 5 в работе [1]. Но спектральная плотность показана только для интервала 50 лет и выше. Между тем спектральная плотность для интервала 1-50 лет как раз и будет характеризовать интегральную форму сигналов, записанных в данных радиоуглеродного датирования. Например, наличие в значениях спектральной плотности тренда ее уменьшения с возрастанием года будет прямо свидетельствовать о наличии миграции ¹⁴С внутри стволов живых деревьев. Пока же то, что эта информация на рисунке не приведена, мы примем за косвенное свидетельство ее наличия.

Короткопериодные (11-22 года) и среднепериодные (50-летние - первые сотни лет) вариации солнечной активности непосредственно наблюдаются несколько столетий. Уверенно установлен 11-летний цикл. Автору работы [1] удалось показать на рисунке 3 два конкретных примера соответствия 11-летнего цикла солнечной активности и содержания ¹⁴С в годовых кольцах дерева. Но по результатам формальной обработки данных радиоуглеродного датирования наличие в них сигнала 11-летнего цикла солнечной активности не выявлено. Другие циклы солнечной активности, начиная с 88-летнего, выявлены уверенно. Это можно объяснить тем, что диффузия ¹⁴С между годовыми кольцами деревьев «стирает» сигнал 11-летнего цикла. Его наличие можно выявить только в кольцах последних лет жизни деревьев, или в деревьях с низкой скоростью миграции ¹⁴С. Возможно, именно эти данные и приведены в работе [1] на рисунке 3.

В работе [7] на рисунке 2 для периода 850-2000 годов приведено сопоставление солнечной активности, содержания 10Ве в керне полярных льдов и одна из производных графика Delta 14C, рассчитанная на основе моделирования. Последний параметр рассчитан только для периода 850-1885 годов. То есть считается, что для периода 1885-1955 годов имеются вполне кондиционные данные радиоуглеродного датирования. Имеются модели, позволяющие моделировать влияние на вариации ¹⁴С определенных факторов [2]. Но выполнить моделирование для этого периода не удалось. Это может быть объяснено на основе двух версий – либо данные радиоуглеродного датирования для периода 1885-1955 годов некондиционны, либо при моделировании учитываются не все факторы, влияющие на вариации ¹⁴С в атмосфере. Здесь мы выскажемся по второй версии – данные РД периода 1885-1955 годов искажены диффузией ядерного ¹⁴С вглубь дерева. Это как раз и является фактором, не учитываемым при моделировании. Действительно, как учесть при моделировании фактор, наличие которого не признается. Отметим, что две версии о данных радиоуглеродного датирования для периода 1885-1955 годов не антагонистичны. Они обе могут соответствовать действительности.

В работе [2] на рисунке 5 и 6 показаны сопоставления содержания ¹⁴С в образцах дерева и в СО₂ атмосферы для Северного и Южного полушарий для периода испытаний ядерного оружия в атмосфере. Содержание ¹⁴С в СО₂ атмосферы показано тонкой, хорошо читаемой линией, а содержание ¹⁴С в образцах дерева – не точками, как это принято в большинстве научных изданий, а относительно крупными квадратиками. Это сделано, скорее всего, для того, чтобы приведенные фактические данные показывали то, что хотели показать авторы, и не позволили увидеть то, что показывать они не хотели. На плохо читаемых рисунках все же видно существенное несоответствие содержание ¹⁴С в СО₂ атмосферы и в деревьях. Скорее всего, это результат искажения начального содержания ¹⁴С в живых деревьях (здесь под начальным содержанием мы понимаем год образования кольца) за счет миграции ¹⁴С между их годовыми кольцами.

На рисунке 1 приведено сопоставление значений Delta 14C для Северного и Южного полушарий для периода 1845-1945 годов. В период 1915-1945 годов четко просматривается их несоответствие. Наша версия причины несоответствия заключается в следующем. Дерево, по которому оценены значения Delta 14C для Южного полушария, было срублено позднее, чем дерево, по которому оценены значения Delta 14C для Северного полушария. Поэтому мы и имеем разницу в значениях Delta 14C, обусловленную разным объемом ядерного ¹⁴С, мигрировавшего вглубь стволов этих деревьев. Отметим, что период 1915-1945 годов является периодом с самым контрастным несоответствием Delta 14C для Северного и Южного полушарий.

Авторы работы [3] отметили два экстремальных климатических события, связанных с извержениями вулканов. «Недавние исследования установили, что это похолодание было вызвано извержением вулкана Уайнапутина в Перу в феврале-марте 1600 г. - крупнейшим за последние 500 лет.». «Аномалия 1783 г. тоже была повсеместной. Сухой туман с 24 мая по 8 октября покрывал территорию от Норвегии до Сирии и от Англии до Алтая, в Петербурге в июле "солнечный свет был слабее, чем свет полной Луны". Причиной такой аномалии могли быть извержения вулканов Лаки в Исландии и Асама Яма в Японии в том же году». В 1883 году произошло катастрофическое извержение вулкана Кракатау. Наличие еще одного извержения вулкана прогнозируется по кислотному горизонту в толще полярных льдов, датированного 1259 годом [5].

Сопоставление графика Delta 14C с годами извержения вулканов показано на рисунке 2. Все извержения вулканов приурочены к локальным минимумам графика Delta 14C. Можно предполагать, что минимумы 1145 и 1375 годов тоже связаны с извержениями вулканов. На основе этого сопоставления можно сделать вывод о том, что локальные минимумы графика Delta 14C есть сигналы, записанные в годовых кольцах деревьев и связанные причинно-следственными связями с извержениями вулканов. Но эти сигналы начали проявляться на графике Delta 14C раньше, чем произошли обусловившие их события. Это несоответствие вполне логично объясняется миграцией ¹⁴С между годовыми кольцами деревьев. Пока в таком объяснении видится только одна проблема – в период собственно климатического сигнала (длительностью в несколько лет), связанного с извержением вулкана, в годовые кольца деревьев должно попадать ¹⁴С существенно меньше, чем в «спокойные» климатические периоды. Но это не наша проблема. Нам нет необходимости принимать на веру утверждение о том, что фракционирование изотопов углерода при фотосинтезе точно описывается эмпирической формулой [2] для всех возможных состояний климата и вариаций содержания СО₂ в атмосфере.

Вариации параметров климата меняют фракционирование ¹³С растениями при фотосинтезе [6]. Это экспериментально установленный факт. Возможно, при этом меняется и относительное фракционирование ¹⁴С и ¹³С. Возможно, причиной изменения фракционирования изотопов углерода при фотосинтезе явились связанные с извержениями вулканов кислотные дожди. Можно предположить, что листья растений, омытые кислотным дождем и восстановившие вызванные им повреждения тканей, и неповрежденные листья имеет существенно отличные характеристики фракционирования изотопов углерода при фотосинтезе.

Выводы.

1. Данные радиоуглеродного датирования имеют некоторые особенности, позволяющие обосновать предположение о наличии миграции ¹⁴С между годовыми кольцами живых деревьев.

2. Возможно построение гипотезы обосновывающей наличие миграции ¹⁴С между годовыми кольцами живых деревьев. Для этого необходимо выполнить специальную обработку данных радиоуглеродного датирования, детально изучить имеющиеся сопоставления содержания ¹⁴С в атмосфере и годовых кольцах деревьев для периода ядерных испытаний и рассмотреть конкретные вопросы физиологии растений.

3. Один из постулатов метода радиоуглеродного датирования - миграция углерода между годовыми кольцами живых деревьев не происходит, нуждается в тщательном обосновании, выполнить которое должно радиоуглеродное сообщество.

Источники информации

1. Дергачев В. А. Радиоуглеродный хронометр //М., 1994. – Природа. - № 1 - Стр. 3-15. http://fatus.chat.ru/dergache.html

2. Левченко В. Радиоуглерод и абсолютная хронология: записки на тему. http://hbar.phys.msu.ru/gorm/dating/wally-1.htm. Сайт «Хронология и хронография. История науки и наука история».
http://hbar.phys.msu.ru/gorm/wwwboard/index.htm.

3. Можжевельник как термометр.
http://www.rfbr.ru/default.asp?doc_id=5792.
Сайт «Российский фонд фундаментальных исследований». http://www.rfbr.ru/default.asp?section_id=0.

4. Скляров А. Чего изволите-с?.. Меню радиоуглеродного датирования и дендрохронологии. http://piramyd.express.ru/disput/sklyarov/time/text.htm

5. Чумичёв С.А. Катастрофа 1259 года: факты и выводы.
/volume2/tchoum.html Сайт Проекта «Цивилизация» http://newchrono.ru/prcv/head1.jpg

6. Hemming D., Switsur V. R., Waterhouse J. S., Heaton T. H. E. Carbon stable isotope response of three tree species to recent climate and atmospheric changes. Isotope Techniques in the Study of Environmental Change: Proceedings of an International Symposium on Isotope Techniques in the Study of Past and Current Environmental Changes in the Hydrosphere and the Atmosphere, Vienna, 14-18 Apr., 1997. Vienna: IAEA. 1998, с. 800-802.

7. Solanki S.K., Usoskin I.G., Kromer B., Schussler M., Beer J. Unusual activity of the Sun during recent decades compared to the previous 11,000 years. //Nature/ Vol. 431/ 28 October 2004./ P. 1084-1087.

Рисунок 1. Сопоставление графиков Delta 14C для Северного (1) и Южного (2) полушарий для периода 1845-1945 годов. 3 - Delta 14C для Южного полушария, увеличенная на 4,8 промилле; 4 - период времени, для которого наблюдается несоответствие Delta 14C для Северного и Южного полушарий, предположительно связанное с миграцией ядерного ¹⁴С вглубь деревьев.




Рисунок 2. Сопоставление графика Delta С¹⁴с годами извержения вулканов. Стрелками показаны годы извержения вулканов. Красной пунктирной линией – гипотический вид графика Delta С¹⁴ при исключении из него сигналов, связанных причинно-следственными связями с извержениями вулканов.