Радиометрическое датирование «под обстрелом». Является ли данный метод надежным?
Сегодня радиометрическое датирование горных пород Земли в понимании многих людей, очевидно, доказывает, что возраст Земли составляет миллиарды лет. Однако большинство людей не имеют особого представления о методах радиоактивного датирования. Результаты подаются в такой ловкой и убедительной форме, особенно в глянцевых журналах и в музейной пропаганде, что никому и в голову не приходит задаться вопросом, как работают эти методы датирования, на каких допущениях они основаны и насколько они надежны.
Однако, эти вопросы весьма уместны. Ответы на них не просто поучительны, но они ниспровергают утверждение эволюционных геологов о том, что возраст Земли составляет 4,5 миллиарда лет. Это, в свою очередь, позволяет доказательствам молодого возраста Земли и вселенной1 «свидетельствовать» громче в пользу библейской хронологии и возраста 6 000-7 000 лет, который, разумеется, не оставляет времени для какого бы то ни было сценария «большого взрыва» и эволюции «от молекул до человека».
Недавно, метод радиоактивного датирования, который геологи (и физики), наверное, считали самым надежным, попал под интенсивный «обстрел». Большой неожиданностью оказался тот факт, что атака была начата эволюционным геологом и была опубликована в светском научном журнале! Но об этом немного позже. Сначала давайте выясним, как работают методы радиометрического датирования.
Как работает радиометрическое датирование?
Некоторые разновидности (изотопы) «родительских» элементов, таких как уран, торий, калий и рубидий являются радиоактивными, потому что ядра их атомов нестабильны, что приводит к перегруппировке «частиц» ядра с течением времени (преимущественно нейтронов и протонов). Для достижения стабильности, некоторые «частицы» выпускаются из атомов, и эти движущиеся «частицы» и являются той радиоактивностью, которую измеряют с помощью счетчиков Гейгера и других приборов. Конечным результатом являются стабильные атомы «дочерних» элементов – соответственно, свинец, аргон и стронций.
Таким образом, первой ступенью метода радиоактивного датирования является измерение количеств родительского и дочернего элементов (изотопов) в образце горной породы путем химического анализа. Это делается в специально оборудованных лабораториях с использованием сложных инструментов, обладающих очень высокой точностью, малой погрешностью и дающих результаты, которые не вызывают особых сомнений в отношении надежности химического анализа.
Однако, проблемы с радиоактивным датированием горных пород начинаются на стадии интерпретации результатов химических анализов. В процессе интерпретации, геохронологи должны сделать три обязательных допущения, без которых нельзя использовать радиоактивные «часы» для «определения» «возраста» горных пород. Эти предположения таковы:
- Исходные условия известны.
- Система была замкнутой.
- Скорость радиоактивного распада оставалась постоянной.
Рисунок 1. Песочные часы показывают нам нам время, которое прошло, путем сравнения количества песка в верхней секции ("родительской") с его количеством в нижней секции ("дочерней")Чтобы облегчить понимание этих допущений, лучше всего объяснить их с помощью аналогии песочных часов (см. рис. 1). Мелкие песчинки падают из верхней части стеклянного сосуда вниз с постоянной скоростью. В момент времени t = 0 песочные часы переворачиваются вверх дном и весь песок оказывается наверху. Ожидается, что через 1 час, т.е. к моменту t = 1 все песчинки упадут в нижний стеклянный сосуд.
Теперь мы видим, что эти «часы» работают, потому что известны начальные условия – все песчинки находятся в верхней секции стеклянной часов, а в нижней их нет. Если же в нижней секции песок есть, тогда необходимо знать его количество, иначе песочные «часы» не могут «сказать» сколько времени.
Точно также, если система перестала быть закрытой (например, если песок был каким-то образом добавлен или изъят), тогда подсчет истекшего времени, основанный на сравнении количества песка в двух стеклянных секциях, снова приведет к неправильному выводу.
И наконец, если скорость перехода песчинок из верхней в нижнюю секцию меняется (например, когда из-за влаги песчинки слипаются в самом узком месте между секциями), тогда опять песчаные часы будут показывать неправильное время.
Недоказанные предположения
Радиоактивный распад «родительских» изотопов урана, тория, калия и рубидия до «дочерних» изотопов свинца, аргона и стронция, соответственно, аналогичен нашим песочным часам с тремя упомянутыми допущениями. Однако можно показать, что в случае радиоактивных «часов», эти три предположения не просто непроверяемы, но полностью неверны, что делает радиоактивные «часы» практически бесполезными.
Что касается начальных условий, то ни один ученый не может знать, какими они были на самом деле, потому что ученых на планете Земля не было в момент ее формирования.
Например, количество дочернего изотопа, возникшего из родительской формы в результате радиоактивного распада неизвестно, потому что некоторое количество дочернего изотопа могло присутствовать вместе с родительским изотопом во время формирования Земли.
В результате, геохронологи приняли допущение, что изотопный состав урана, тория и свинца некоторых метеоритов идентичен первоначальному составу этих изотопов в ранний период формирования Земли.
Такое допущение было принято на основе предположения о том, что эти метеориты являются фрагментами другой планеты солнечной системы похожей на нашу Землю, которая разрушилась в самый ранний период истории солнечной системы.
Однако, не все метеориты имеют один и тот же состав изотопов урана, тория и свинца. Поэтому возникает вопрос с какой стати у какой-то выбранной группы метеоритов состав должен считаться «правильным» и соответствующим земному составу, в момент ее формирования, а у другой «неправильным»?
Песочные «часы» показывают нам истекшее время путем сравнения количества песка в верхней секции («родительской») с количеством в нижней секции («дочерней»).
Более того, даже если современные ученые уверены в том, что у них есть методы (например, графические и математические) для определения того, сколько дочернего изотопа могло быть в начале формирования Земли или в анализируемой горной породы, никто не может быть уверен в том, что «ответы» верны, поскольку ученых, способных наблюдать первоначальные условия, не было, несмотря на то, что научные вычисления могут выглядеть весьма логичными.
Точно так же нельзя доказать, что эти радиоактивные системы оставались закрытыми в течение всех предполагаемых миллионов лет распада и перехода родительских изотопов в дочерние. Опять-таки, главная причина состоит в том, что ученый-наблюдатель, который бы подтвердил, что эти радиоактивные системы повсеместно оставались закрытыми в течение всей истории, отсутствовал. На самом же деле, данные свидетельствуют о совсем противоположном, а именно о том, что эти системы могли быть подвержены всем мыслимым внешним воздействиям.
Например, известно, что в естественной среде уран является довольно-таки мобильным элементом, особенно если он находится в грунтовых водах у поверхности земли. Поэтому, если проба горной породы, анализируемая на предмет изотопов урана и свинца, взята из слоев, расположенных близко к поверхности, то допущение о том, что их количества определены только моментом формирования горной породы и ненарушенным радиоактивным распадом является неверным.
Некоторое количество урана могло вымываться из пробы горной породы, что привело бы к завышению возраста, определенного методом радиоактивных «часов». Или уран мог быть частично приносим грунтовыми водами в пробу, где он отлагался и таким образом искусственно занижал оценку возраста.
И в самом деле, геохронологи часто наносят результаты химического анализа изотопов на графики в виде отношений, которые нередко показывают, что системы «родитель-дочь» не были замкнутыми. Более того, в процессе интерпретации этих графиков они утверждают, что способны оценить количественно потери или прибавки и, таким образом, преодолеть это препятствие и все-таки «прочесть» «радиоактивные часы».
Однако, снова, такая интерпретация не решает проблемы нарушения условия замкнутости и не может быть доказанной, но попросту принимается на веру, потому что создает видимость, что радиоактивные «часы» работают.
Наконец последнее допущение состоит в том, что скорости радиоактивного распада оставались постоянными. Однако, опять-таки, это допущение невозможно доказать, потому что в течении истории Земли некому было производить замеры скорости распада, регулярно наблюдать и записывать результаты.
Геохронологи и физики особенно любят заявлять, что скорости радиоактивного распада старательно измерялись в лабораторных условиях в течение последних 80-90 лет, и что значительных вариаций обнаружено не было. Но главное возражение состоит в том, что 80-90 лет измерений экстраполируются назад во времени к моменту возникновения Земли, которое, как полагают эволюционисты, произошло 4,5 миллиардов лет назад. Это — колоссальная экстраполяция.
Если ученые или математики попробовали бы экстраполировать результаты на протяжении стольких порядков величины в любой другой области научных исследований, принимая допущение о непрерывности результатов в такой гигантский период ненаблюдаемого времени, то коллеги их бы просто «освистали». Тем не менее, геохронологам разрешено безнаказанно это делать, потому что дает желаемые миллионы и миллиарды лет, которые так нужны эволюционистам, и потому что это позволяет считать, что радиоактивные «часы» работают!
Итак, мы видим, что ни одно из этих трех фундаментальных допущений, без которых не обходится ни один из радиоактивных методов, не может быть доказано. Более того, мы также видим, что каждое их этих трех допущений недействительно, не только из-за отсутствия ученых, которые бы могли наблюдать за событиями с момента образования Земли, и зарегистрировать все, что повсеместно происходило с тех пор, но и потому что мы знаем, что есть наблюдения, которые противоречат этим допущениям.
Изохронный метод датировки
Помимо проблемы начальных условий, главная трудность, с которой сталкиваются геохронологии, состоит в том, что геологические системы всегда открыты для внешних воздействий. Поэтому анализ радиоизотопов часто дает результаты, отражающие потери или добавление либо родительского, либо дочернего изотопа, что всегда вызывает подозрения, если радиоактивный возраст определен только один раз.
Геохронологи пытаются разрешить эту проблему путем многократного определения радиоактивного возраста в группе образцов данной горной породы в надежде уловить закономерность, которая позволила бы вычислить искомый «правильный» возраст.
Если такой множественный анализ различных проб горной породы и минералов внутри каждой пробы относится только к одному и тому же геологическому блоку, тогда геохронологи могут использовать метод, который называется изохронным методом определения возраста.
Считается, что этот метод позволяет обойти некоторые наиболее неопределенные предположения обычного метода определения возраста и тем самым повышает степень уверенности в полученной оценке «возраста». В итоге, геохронологи отдают предпочтение этому изохронному методу, который теперь очень популярен, особенно в отношении изотопных систем рубидия-стронция, самария-неодима и урана-свинца.
Изохронный метод работает следующим образом. Если аккуратно отобрать несколько проб горной породы из одного геологического блока, то можно предположить, что все пробы в этом блоке сформировались в одно и то же время, и, следовательно, имеют одинаковый возраст. Однако, по опыту известно, что каждая проба горной породы отличается по количественному содержанию дочерних и родительских изотопов.
Затем строится график, на котором отложены значения количества дочернего изотопа против количества родительского изотопа, то есть изотопный анализ каждой пробы становится представленным одной точкой на графике. Нередко эти точки-значения данных, отложенные на графике дочернего изотопного состава против родительского состава, образуют линейное множество, через которое можно провести прямую линию с большой степенью приближения точек к линии, как показано на рисунке выше.
Это происходит потому, что пробы с большим количеством родительского изотопа соответственно имеют и большие количества дочернего изотопа, а пробы с меньшим количеством родительского изотопа соответственно имеют меньшие количества дочернего изотопа, допуская, конечно, что весь дочерний изотоп образовался в результате радиоактивного распада родительского изотопа.
Затем эта линия интерпретируется как следствие радиоактивного распада, так что по ней можно определить «возраст». Поскольку предполагается, что все эти пробы горной породы сформировались в одно и тоже время, потому что они принадлежат к одному и тому же геологическому блоку, эта линия называется «изохрона» (от греческих isos = равный и hronos = время) или линией одинакового возраста. Более того, можно показать математически, что наклон линии пригоден для подсчета изохронного «возраста» геологического блока из которого взяты пробы горной породы.
Этот метод приобрел популярность, потому что он не требует допущений или знания исходных условий родительского и дочернего изотопов. Более того, поскольку аналитическое оборудование определяет изотопные отношения, а не абсолютное количество изотопов, родительская и дочерняя формы обычно представляются как отношения к контрольному изотопу, чье количество не подвержено влиянию радиоактивного распада, что гарантирует простоту в использовании метода и большую надежность результатов.
Хотя допущения постоянства скорости распада и закрытости системы по-прежнему необходимы, изохронный метод имеет два других жизненно важных предположения – образцы горной породы должны представлять один и тот же блок, который сформировался в одно и то же геологическое время, а дочерний изотоп был равномерно распределен между всеми пробами в момент формирования блока горной породы. Из-за кажущегося «успеха» изохронного метода, он стал основой радиоактивного датирования в геологии в последние годы.
Сомнения в надежности изохронного метода
Однако, именно метод изохронного датирования недавно подвергся серьезной «атаке». Сотрудник Геохимического института Университета Геттингена в Германии, И. Ф. Женг (Y. F. Zheng) написал в международном журнале Chemical Geology2 следующее:
«Рубидиево-стронциевый (Rb-Sr) изотопный метод до сих пор являлся одним из наиболее важных подходов в изотопной геохронологии. Но в настоящее время, некоторые из его главных допущений подвергаются сомнению. В своем первоначальном виде этот метод принимал допущение, что анализируемая система имеет:
- один и тот же возраст;
- одно и то же отношение 87Sr/86Sr;
- действовала как замкнутая система.
Кроме того, характер расположения экспериментальных точек относительно прямой линии на графике 87Sr/86Sr – 87Rb/86Sr служил проверкой этих допущений.
Однако, по мере того, как этот метод постепенно применяли ко все большему диапазону геологических проблем, вскоре стало ясно, что линейная связь между отношениями 87Sr/86Sr и 87Rb/86Sr иногда дает аномальную изохрону, не имеющую четкого геологического смысла.
В литературе было опубликовано несколько аномальных изохрон и предложены новые термины, такие как видимая изохрона (Baadsgaard et al., 1976), изохрона мантии и псевдоизохрона (Brooks et al. 1976 а,b), вторичная изохрона (Field and Ra-Heim, 1980), наследованная изохрона (Roddick and Compston, 1977), источниковая изохрона (Compston and Chappell, 1979), изверженная изохрона (Betton, 1979, Munksgaard, 1984), смешанная линия (Bell and Powell, 1969, Faure, 1977, Christoph, 1986), смешанная изохрона (Zheng, 1986, Qin, 1988).
Оказалось, что даже группу проб, которые не имели одинакового возраста и одинаковых начальных отношений 87Sr/86Sr можно было подогнать под изохрону, как, например, в случае с воздушными изохронами (Kohler and Muller-Sohnius, 1980, Haack et al., 1982)».3
Далее он продолжил:
«Очевидно, что теоретическая основа классической изохроны Rb-Sr теперь подвергается пересмотру, а также обнаруживаются некоторые ограничения ее фундаментальных допущений… Часть материала, который содержит данная статья, не является новой для изотопных геохронологов, но здесь впервые все собрано воедино, и данные рассматриваются в контексте обобщенных моделей рубидиево-стронциевого датирования».4
Однако, статья И. Ф. Женга, на самом деле, не является первой статьей, в которой проблемы метода изотопного датирования получили всестороннее рассмотрение и математическую обработку. На самом деле, первыми, кто полностью выявил проблемы метода изохронного датирования, были ученые-креационисты.
В серии коротких статей, опубликованных в журнале Новости библейской науки (The Bible-Science Newsletter) в 1981 году, доктор Рассел Арндс (Russell Arndts), профессор химии в Государственном университете Сент-Клауд штата Миннесота (St Cloud University), и доктор Уильям Оверн (William Overn) бывший инженер и физик Национального управления аэронавтики и космоса (NASA), показали, что изохроны, на самом деле, часто возникали в результате смешения радиоизотопов взятых из источников разного происхождения.5
Они также продемонстрировали это на примерах из геологической литературы. Их вывод был таков:
«Ясно, что смешивание прежде существовавших материалов породит линейное множество изотопных отношений. Нам не нужно принимать допущение, что изотопы, которые считаются дочерними, на самом деле появились в горной породе в результате радиоактивного распада. Таким образом, допущение огромных возрастов остается недоказанным. Прямые линии, которые казалось, придают смысл радиометрическим данным, с легкостью объясняются простым перемешиванием».6
Далее они предполагают, что концепция смешивания материала на больших пространствах, вероятно, указывает на то, что Земля претерпела широкомасштабное перемешивание.
Такие процессы, конечно же, не всегда подразумевают физическое перемещение горной породы и породообразующих компонентов, например, минеральных зерен или расплавленных материалов, но чаще связаны с перемешиванием химических компонентов потоками жидкостей, главным образом, воды текущей через горные породы.
И. Ф. Женг соглашается с этим в своей статье, когда говорит о таких геологических процессах как гидротермальное модифицирование (воздействие горячей водой), метасоматизм и метаморфизм. Два последних процесса включают в себя изменения в горных породах, вызванные жидкостями, температурой и давлением. Женг допускает следующее:
«В некоторых случаях добавление или потери Rb и Sr в горных породах так обычны, что линейное множество может появиться на обычной изохронной диаграмме. Ложная изохрона возникнет в результате модификации горных пород, а оценки возраста и начального отношения 87Sr/86Sr тогда тоже окажутся ложными».7
В конце своей статьи Женг написал:
«В заключение надо сказать, что некоторые основополагающие допущения общепринятого Rb-Sr- изохронного метода должны быть изменены, а наблюдаемая изохрона определенно не дает надежную оценку возраста данной геологической системы, даже если получена хорошая корреляция между экспериментальными точками отношений 87Sr/86Sr и 87Rb/86Sr. Эту проблему нельзя упускать из виду, в особенности при численной оценке временной шкалы. Сходные проблемы могут возникнуть при использовании Sm-Nd и U-Pb изохронных методов».8
И чтобы еще точнее и яснее выразить ту же мысль, Женг написал в резюме своей статьи следующее:
«Поскольку невозможно разделить настоящую и ложную изохроны, опираясь только на данные изотопов рубидия и стронция, необходимо подходить с осторожностью при определении рубидий-стронциего изохронного возраста любой геологической системы».9
Трудно подыскать более выразительное и полное «разрушение» метода изохронного датирования! Заметьте, что Женг распространяет свою критику на традиционный метод урана-свинца (U-Pb) и, ныне модный, изохронный метод самария-неодима (Sm-Nd).
Выводы
Если учесть критику, изложенную выше эволюционистом геохимиком-геохронологом в открытой научной литературе, то возникает вопрос: как скоро геохронологи всего мира возьмутся за тщательный пересмотр изохронного метода и его результатов, полученных в последние десятилетия?
Конечно же, отказ от этого метода вряд ли будет одобрен, потому что это будет означать отказ от концепции, которая стала одним из краеугольных камней всего эволюционного понимания геологического развития Земли с его масштабом в миллионы лет.
Тем не менее, эта «атака» на радиоактивное датирование, предпринятая эволюционистом в открытой научной литературе служит своевременным напоминанием о том, что такие методы имеют серьезные проблемы. Христиане не должны идти на компромисс с эволюционной временной шкалой, получившей обоснование в ошибочных методах датировки.
Напротив, мы должны быть уверены в 6 000-7 000- летней хронологии, которая дана нам Творцом в Его записанном свидетельстве произошедших событий. Более того, наш Творец дал нам многочисленные научные доказательства того, что Его Слово остается правильным с «самого начала».
-
[^1]: Хамфри, Р., Свидетельства молодости мира, Creation 13(3):28–31, 1991.
[^2]: Zheng, Y.-F., Influences of the nature of the initial Rb-Sr system on isochron validity, Chemical Geology(Isotope Geoscience Section) 80:1–16, 1989.
[^3]: Zheng, Ref. 1, pp. 1–2. The references quoted are:
Baadsgaard, H., Lambert, R.st.J. and Krupicka, J., Mineral isotopic age relationships in the polymetamorphic Amitsoq gneisses, Godthaab District, West Greenland, Geochimicael et Cosmochimica Acta 40:513–527, 1976.
Bell, K. and Powell, J.L., Strontium isotopic studies of alkali rocks: the potassium-rich lavas of the Birunga and Toro-Ankole regions, East and Central Equatorial Africa, Journal of Petrology 10:536–572, 1969.
Betton, P.J., Isotopic evidence for crustal contamination in the Karroo rhyolites of Swaziland, Earth and Planetary Science Letters 45:263-274, 1979.
Brooks, C., James, D.E. and Hart, S.R., Ancient lithosphere: its role in young continental volcanism, Science 193:1086–1094, 1965.
Brooks, C., Hart, S.R., Hofmann, A. and James, D.E., Rb-Sr mantle isochrones from oceanic regions, Earth and Planetary Science Letters 32:51–61, 1976.
Chrisloph, G., Isochron or mixing line? Proceedings of the 4thWorkshop Meeting on Isotopes in Nature, Leipzig, 197–207, 1986.
Compston, W. and Chappell, B.W., Isotope evolution of granitoid source rocks. In: M. W. McElhinny (editor), The Earth: Its Origin, Structure and Evolution, Academic Press, London, 377–426, 1979.
Faure, G., Principles of Isotope Geology, Wiley, New York, 1977.
Field, D. and Raheim, A., Secondary geological meaningless Rb-Sr isochrones, low 87Sr/86Sr initial ratios and crustal residence times of high-grade gneisses, Lithos 13:295–304, 1980.
Haack, U., Hoefs, J., and Gohn E., Constraints on the origin of Damaran granites by Rb/Sr and delta18O data, Contributions to Mineralogy and Petrology 79:279–289, 1982.
Kohler, H. and Muller-Sohnius, D., Rb-Sr systematics on paragneiss series from the Bavarian Moldanubium, Germany, Contributions to Mineralogy and Petrology 71:387–392, 1980.
Munksgaard, N.C., High delta 18O and possible pre-eruptional Rb-Sr isochrons in cordierite-bearing Neogene volcanics from SE Spain, Contributions to Mineralogy and Petrology 84:281–291, 1984.
Qin, Z-W., Mix-isochron and its significance in isotopic chronology, Science SinicaB28:97–108, 1988.
Roddick, J. C. and Compston, W., Strontium isotopic equilibration: a solution to a paradox, Earth and Planetary Science Letters34:238–246, 1977.
[^4]: Zheng, Y.-F., Crust-mantle Rb-Sr mixing isochron and its geological significance, Terra Cognita6:151 (abstract), 1986.
[^5]: Zheng, Ref. 1, p. 2.
[^6]: Arndts, R. and Overn W., Radiometric Dating, Isochrones, and the Mixing model, Bible-Science Newsletter, February, March, April and August, 1981 issues.
[^7]: Arndts, R. and Overn, W., Radiometric Dating, Isochrons, and the Mixing Model, Bible-Science Association, Minneapolis, USA, reprint series, p. 25, 1981.
[^8]: Zheng, Ref. 1, p.13.
[^9]: Zheng, Ref. 1, p.14.
Zheng, Ref. 1, p. 1.
