Чтобы определить точные даты находок, обнаруженных во время археологических раскопок, экспедиций, археологи центра ОПИК отбирают органические образцы (чаще всего это древесный уголь из очагов древних жилищ) для проведения радиоуглеродного анализа в лабораториях Новосибирска, Москвы и Санкт-Петербурга. Радиоуглеродный метод датирования в настоящее время является основным для определения возраста археологических артефактов, древних поселений и стоянок.

Это метод был открыт американским ученым Уиллардом Франком Либби. В марте 1949 г. в научном журнале Science была опубликована его статья «Определение возраста по содержанию радиоуглерода», в которой ученый описывал разработанный им метод радиоуглеродного датирования, а в 1955 г. вышла в свет его работа «Радиоуглеродное датирование», в которой была подробно изложена суть данного метода. За это открытие Либби был удостоен нобелевской премии по химии.

Уиллард Франк Либби

Суть радиоуглеродного метода заключается в следующем.

В атмосфере встречаются три изотопа углерода: углерод-12 (¹²C), который составляет 99 % всего углерода на Земле; углерод-13 (¹³C), который составляет 1 %; и углерод-14 (¹⁴C), который встречается в следовых количествах и составляет около 1,2 атомов на 10¹² атомов углерода в атмосфере. Первые два из них стабильные, то есть могут существовать неизменно любое количество времени. Последний изотоп является радиоактивным с периодом полураспада в 5730 лет. Период полураспада - это время, за которое распадётся половина вещества.

Изотоп 14С образуется в верхних слоях атмосферы, в результате воздействия солнечного излучения. Соотношение изотопов в атмосфере и живых организмах приблизительно одинаково за счёт постоянного обмена между ними в результате фотосинтеза и дыхания. Растения усваивают из атмосферы все 3 изотопа в виде СО2. Далее этот углерод, по цепи питания, попадает во все живые организмы. С момента смерти организма обмен углеродом с внешней средой прекращается и, в результате радиоактивного распада, содержание 14С в останках уменьшается. Таким образом, по соотношению изотопов можно судить о времени, которое прошло с момента смерти живого организма.

Хотя основной принцип радиоуглеродного датирования довольно прост, на практике есть немало нюансов. Во-первых, соотношение C-14 к C-12 в атмосфере не было абсолютно постоянным на протяжении тысячелетий. Оно могло немного колебаться из-за изменений солнечной активности, геомагнитного поля Земли или, в более поздние времена, из-за сжигания ископаемого топлива (которое «разбавляет» атмосферу древним углеродом, почти не содержащим C-14) и ядерных испытаний (которые, наоборот, выбросили в атмосферу некоторое количество C-14).

Чтобы учесть эти колебания, ученые создали калибровочные кривые. Их строят, датируя радиоуглеродным методом образцы, возраст которых точно известен по другим методам — например, годичные кольца очень старых деревьев (дендрохронология) или слои озерных отложений. Так что полученный «радиоуглеродный возраст» затем «калибруется» для получения более точного календарного возраста.

Открытие радиоуглеродного метода произвело настоящую революцию в археологии, палеонтологии и геологии четвертичного периода. Внезапно ученые получили инструмент, позволяющий датировать события прошлого с невиданной ранее точностью.