Почти две тысячи лет назад Плиний Младший описал извержение Везувия, которое уничтожило Помпеи и унесло жизнь его дяди Плиния Старшего. Его рассказ сохранил не только историю одной из самых известных вулканических катастроф. В нем оказалось достаточно сведений о дате события, чтобы современные ученые получили необычайно точную историческую точку отсчета для проверки методов датировки.
Исследователи из Центра геохронологии Беркли, Калифорнийского университета в Беркли и Падуанского университета сообщили, что этот ориентир помог им значительно повысить точность аргон-аргонового метода. Откалибровав метод по предполагаемой дате извержения 24 августа 79 года нашей эры, они усовершенствовали один из самых распространенных инструментов для определения возраста горных пород и вулканических событий.
Зачем нужна точность
Точность показывает, насколько близко измерение к истинному значению. Воспроизводимость показывает, насколько стабильно результат можно повторить. Если нужно восстановить историю извержений вулкана за относительно недавний период, оба параметра имеют решающее значение. Ученые подчеркивают, что предложенный подход позволяет добиться высокой точности и аккуратности при работе с историческими данными.
Это достижение может помочь геологам, палеонтологам и археологам более точно определять даты событий в прошлом Земли. В том числе извержений вулканов, которые по-прежнему представляют опасность для густонаселенных регионов вокруг Мехико, Неаполя и Джокьякарты в Индонезии. Улучшенная калибровка также может помочь в проверке других методов датировки, включая радиоуглеродный анализ органических материалов и ураново-свинцовый метод для пород, сформировавшихся миллиарды лет назад.
Как проверяли метод
Чтобы проверить откалиброванный метод, исследователи изучили восемь образцов санидина, калийсодержащего вулканического минерала из Везувия. Согласно аргон-аргоновым измерениям, извержение произошло за 1938 лет плюс-минус 13 лет до анализа минералов в 2025 году. Согласно историческим свидетельствам, возраст минералов на самом деле составляет 1946 лет. Это соответствует точности 0,7 процента и достоверности 0,4 процента.
Ученые отмечают, что это позволяет более точно определять причинно-следственные связи между событиями в геологической летописи. Например, между структурой, образовавшейся в результате падения метеорита, и массовым вымиранием.
Около десяти лет назад с помощью аргон-аргонового метода уже был определен точный возраст падения метеорита, крупных извержений вулканов в Индии и вымирания динозавров. Все три события произошли с разницей всего в несколько десятков тысяч лет, около 66 миллионов лет назад. Эти измерения подтвердили идею о том, что падение астероида усилило вулканическую активность, что привело к вымиранию всех нептичьих динозавров.
Как дата Плиния помогла уточнить радиоактивные часы
Аспирантка тщательно изучила исторические записи, связанные с извержением Везувия. Благодаря этой работе команда смогла подтвердить дату 24 августа, указанную Плинием Младшим, с точностью до двух месяцев.
Это историческое ограничение помогло исследователям точнее измерить период полураспада калия-40 в аргон-40. Этот процесс лежит в основе аргон-аргонового метода датировки. Пересмотренное значение периода полураспада составляет 12,044 миллиарда лет плюс-минус 0,088 миллиарда. Это в два раза точнее предыдущего значения, полученного с помощью ядерной физики.
Почему древнейшая пемза так важна
Аргон-аргоновый метод датировки основан на естественном радиоактивном распаде калия-40 в вулканических породах с образованием аргона-40. До извержения аргон-40 обычно не присутствует в минералах. Исследователи подвергают образцы воздействию нейтронов, превращая нерадиоактивный изотоп калия-39 в аргон-39. Затем они измеряют относительное количество аргона-40 и аргона-39. Чем больше доля аргона-40, тем старше образец.
В 1998 году соавтор исследования собрал новую коллекцию пемзы в Оплонтисе, еще одном римском поселении, погребенном под слоем пепла. Эти образцы содержали больше калия, чем те, что использовались ранее, и были получены из материала, выброшенного в самом начале извержения.
Магма под стратовулканами, такими как Везувий, может расслаиваться. Железо и магний обычно концентрируются в нижней части магматического очага, а более растворимые элементы, такие как калий, остаются ближе к поверхности. Из-за такой структуры богатая калием магма обычно выбрасывается одной из первых во время извержения. Поэтому она оседает ближе ко дну образовавшихся отложений пепла и пемзы. Образцы были взяты именно из этих нижних слоев, что делает их особенно ценными для аргон-аргонового датирования.
Несмотря на потенциал, образцы поместили на хранение, и они десятилетиями оставались без анализа. Несколько лет назад аспиранты предложили вернуться к материалам, собранным почти 30 лет назад, чтобы проверить, можно ли улучшить результаты измерений 1997 года.
Что еще удалось сделать
Исследователи уже опубликовали работу, направленную на согласование аргон-аргонового и уран-свинцового методов — двух наиболее распространенных способов определения возраста горных пород. Важной частью этой масштабной работы была более точная калибровка аргон-аргонового метода.
Ученые разработали байесовскую схему, опубликованную в 2025 году, для взаимной калибровки двух самых важных геохронометров, которые на протяжении многих лет давали противоречивые результаты. Измерения на Везувии, проведенные в 1997 году, были включены в предыдущую калибровку, но их погрешность была достаточно велика, чтобы оказать относительно небольшое влияние на конечный результат. Новые уточненные измерения имеют гораздо больший вес.
По словам исследователей, успех сложился из сочетания более качественных образцов, инструментального превосходства и более слаженной работы.
Спор о дате извержения
Прежде чем использовать извержение как надежный ориентир, нужно было разрешить давний спор о том, когда именно оно произошло. Некоторые историки предполагают, что извержение случилось осенью 79 года нашей эры. Их аргумент частично основан на найденной в Помпеях монете, которая, по их мнению, могла быть отчеканена только в сентябре. Сравнение этой монеты с другими римскими монетами того же периода показало, что она, вероятно, была отчеканена до сентября. Тем не менее исследователи допускали погрешность в два месяца. Эта погрешность мало влияла на калибровку самого метода датировки, но была важна при определении периода полураспада калия-40.
Что это меняет
Повышенная точность аргон-аргонового метода должна сделать его особенно полезным для калибровки радиоуглеродного датирования. Радиоуглеродный метод остается основным способом определения возраста органических материалов, таких как древесина, если их возраст не превышает 55 000 лет.
Ученые надеются унифицировать как можно больше методов геологического датирования, используя одну и ту же математику, один и тот же байесовский подход и просто добавляя в эту смесь больше данных и необработанных наблюдений. При этом аргон-аргоновое датирование всегда будет стандартом и важным эталоном.
Помимо улучшения калибровки, полученные результаты устанавливают новый эталон точности определения возраста относительно недавних извержений вулканов. Они показывают, что аргон-аргоновое датирование теперь может с точностью до десятилетия определять возраст событий, произошедших в пределах документированной истории.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: Дата помпейской трагедии неверна? Ученые усомнились в том, что извержение Везувия случилось летом
Изображение на обложке: извержение вулкана. Разработано AI / Мagnific.
