Несмотря на эти трудности, радиоуглеродное датирование представляет собой наиболее важный из используемых археологами методов датировки. Он широко применяется, поскольку для него пригоден обширный круг углеродсодержащих материалов - от костей до дерева или древесного угля. При использовании абсорбционной масс-спектрометрии достаточно одного грамма органического вещества для получения надежной даты, относящейся к периоду от примерно 70000 до н.э. до приблизительно 1600 н.э. Если единичная дата может привести к существенной ошибке, то получение неверной датировки на основе серии дат маловероятно. Появление в 1949 радиоуглеродного датирования произвело переворот в археологии, предоставив в ее распоряжение недорогой, надежный и доступный для широкого применения метод получения абсолютных дат.
Другие радиометрические методы основаны на аналогичных принципах, но пригодны для использования иных материалов и временных интервалов. Калиево-аргоновое датирование позволяет определить дату вулканических отложений возрастом от 100 тыс. до 5 млн. лет; оно помогло датировать местонахождения ископаемых гоминид в Восточной Африке. Серия дат, полученных с использованием радиометрии урана, дает возможность определить время образования отложений карбоната кальция в период от 50000 до 500000 лет тому назад; этот метод помог датировать слои эпохи палеолита в европейских пещерах. Датирование по цепной ядерной реакции радиоактивного распада пригодно в первую очередь для установления возраста скальных пород в интервале от 300000 до 3 млрд. лет; его применяли при определении даты местонахождений восточноафриканских гоминид. Второстепенной и вызывающей споры сферой применения метода датирования по цепной ядерной реакции является датировка изделий из стекла, относящихся к последним 2000 лет.
Термолюминесцентный метод датирования (TL) основан на измерении количества электронов, захваченных электронными ловушками в том или ином, преимущественно в стекле, глине и кремнистых породах. Земную поверхность постоянно бомбардируют различные космические частицы, и электроны из этого потока могут захватываться кристаллической решеткой вещества в местах, называемых электронными ловушками. Норма такого захвата известна, поскольку известна радиоактивность данного вещества. При нагревании вещества до 500°С электронные ловушки опустошаются, а сами электроны рекомбинируют в виде световой энергии. Суть термолюминесцентного датирования состоит в измерении излучения датируемого образца и вычислении скорости заполнения электронных ловушек. (С наибольшей точностью ее можно вычислить, если известна излучательная способность грунта, из которого взят исследуемый образец). Затем образец нагревают до 500°С и измеряют его излучение; оно равно сумме величин световой энергии, порожденной термолюминесценцией, и свечения, обусловленного накопленным тепловым воздействием на образец. В результате нагревания ловушки опустошаются. После этого образец вновь нагревают; излучаемый при этом свет вызван только нетепловым свечением. Вычитание второго показателя из первого дает величину термолюминесценции, а ряд дополнительных вычислений позволяет сопоставить его с датой последнего нагревания этого образца до 500°С. Этот метод успешно применяется для определения времени изготовления керамической посуды и стекла, а также нагревания камней и глиняных полов в очажных ямах. Временной интервал для объектов, поддающихся датированию по термолюминесценции, тот же, что и для радиоуглеродного метода, - примерно от 80000 до н.э. до 1500 н.э.
Родственным термолюминесценции является метод электронного парамагнитного резонанса, при использовании которого количество электронов в ловушках подсчитывается без нагревания образца. Хотя метод ЭПР не требует разрушения образцов, он менее точен и более дорог, чем метод термолюминесценции.
Определение датировок по остаточной намагниченности (называемое также археомагнитным или палеомагнитным датированием) основано на фиксации магнитного поля, возникшего в прошлом в глине или горной породе. Поскольку направление и интенсивность магнитного поля Земли постепенно изменяются, определение характеристик этого поля в древних отложениях может свидетельствовать, когда сформировалось то или иное отложение. Для определения датировки этим методом пригодны два вида отложений. Глины или железосодержащие породы, некогда нагретые до температуры в 700°С, сохраняют то магнитное поле, в условиях которого они подверглись нагреванию, так же, как и глины, постепенно оседавшие в непроточном водоеме. После извлечения образца породы и установления его исходной ориентации этот образец отправляют на исследование в специальную лабораторию. Для целей археологии наиболее пригодны образцы из очажных ям, относящихся ко времени от 70000 до н.э. до наших дней, но в принципе данный метод может применяться для датирования отложений возрастом до нескольких миллионов лет.
Датирование по аминокислотам может применяться для определения возраста органических веществ, в первую очередь - сохранившихся в костях протеинов. Входящие в состав протеиновые аминокислоты существуют в двух формах - «живой» (L) и «мертвой» (D); самопроизвольный переход из состояния L в состояние D называется рацемизацией. Скорость рацемизации известна и стабильна, хотя изменяется в зависимости от температуры. Вследствие этого измерение соотношения L и D-форм аминокислот с учетом температурных условий той среды, в которой образец находился с момента смерти организма, дает сведения, позволяющие вычислить, сколько времени прошло с этого момента. При первых опытах применения этого метода в 1970-х годах температура не принималась в расчет, а поскольку исследуемые кости находились в горячем источнике, результаты получились совершенно невероятные и были отвергнуты. Однако последующий их пересчет и более аккуратное применение метода оказались более успешными, доказав, что датирование по аминокислотам открывает широкие возможности для определения даты материалов возрастом до 100 000 лет.
Фторные и урановые пробы.
Фтор и уран, в малых (следовых) количествах содержащиеся в грунтовых водах, постепенно накапливаются в костях животных, и на этом основан метод фторных и урановых проб. Если получение абсолютных датировок таким путем невозможно вследствие весьма значительного разброса интенсивности такого накопления в разных районах, то названные анализы могут служить основанием для построения относительной хронологии, позволяя определить, одинаков ли возраст обнаруженных в одном контексте предметов. Если содержание в них фтора и урана существенно различается, значит, они относятся к разному времени и оказались вместе вследствие случайности или фальсификации. Самым знаменитым случаем использования этого метода является исследование пилтдаунской находки - сфальсифицированного набора ископаемых останков, который пытались представить древнейшей находкой гоминид на территории Англии. Существенно различающееся содержание в них фтора и урана послужило одним из первых доказательств того, что эта находка является подделкой.
Датирование по патине. Ряд родственных по своей природе методов датирования основан на том, что на многих материалах за время, пока они находятся в земле, образуется отличающийся от них химически и физически наружный слой. Например, на внешней поверхности обсидиана (вулканического стекла) образуется слой гидратированного кремнезема: толщина этого слоя зависит от температуры и особенностей состава самого обсидиана. Если установлена интенсивность гидратации данного сорта обсидиана в местных условиях, можно определить дату образца в интервале между 120000 до н.э. и нашим временем. Измерение толщины гидратного слоя производится оптически - с использованием поляризационного микроскопа. Одним из немногих методов датирования, применимых при изучении некоторых разновидностей памятников наскального искусства, является датирование по катионному показателю. В некоторых регионах на скалах образуется поверхностная патина (темный блестящий налет из окислов металлов, возникающий со временем от внешних воздействий). В этой патине содержится более или менее постоянная концентрация оксида титана и постепенно уменьшающаяся концентрация оксидов кальция и калия, поскольку эти последние легче растворяются в воде. Соответственно, измерив количество этих веществ в патине, покрывающей наскальное изображение, и вычислив, какое время требовалось для сложения данной их пропорции, можно определить его дату. Считается, что для каждого региона характерна также своя интенсивность выщелачивания скальной породы, что может служить для целей датирования. Эксперименты в области использования этого метода углубили нижнюю хронологическую границу сферы его применения на несколько сотен тысяч лет.
Проблема точного датирования в археологии до конца не решена. Каждый из описанных методов датирования в принципе чреват возможностью получения неверной даты вследствие случайности, небрежности или влияния нераспознанных искажающих факторов. Поэтому археологи обычно стараются датировать изучаемые ими памятники разными методами, чтобы уменьшить вероятность ошибки.
Помимо датирования памятников и находок важной проблемой, стоящей перед археологом является интерпретация полученных данных и максимально приближенная к исторической действительности реконструкция процессов, происходивших в древности. Для решения этой задачи применяется значительное число различных методов.
Определение источников сырья - это установление происхождения материала, использованного для изготовления артефактов. Эта процедура важна при любом исследовании ремесла, торговли или межрегиональных взаимосвязей. Важнейшими показателями происхождения неорганических материалов являются их внешний вид, состав и структура; применительно к органическим материалам особенно существенны данные о распространении тех пород растений и животных, которые содержат использованное сырье. Происхождение большинства - хотя и не всех - материалов, представленных в археологических находках, поддается определению.
Некоторые материалы настолько легко отличимы по внешнему виду, что в дальнейшем их исследовании нет необходимости. В Центральной Америке широкое распространение получил зеленый обсидиан из Пачукского месторождения в Мексике, и его невозможно спутать с материалом иного происхождения. Желтый кремень, применявшийся в XVIII в. французами в ружейных замках, без сомнения, происходит из Карибского бассейна, Канады или Камеруна. Однако другие материалы часто настолько сходны между собой, что для их различения необходимо применение более сложных методов. Изучение состава неорганических материалов, распределение изотопов определенных элементов, содержащихся в данном материале в малых дозах или являющихся его основными компонентами, состав примесей, выступающий в качестве химической визитной карточки источника сырья, позволяет определить происхождение сырья. Например, евразийский обсидиан из разных месторождений можно различить по разному содержанию изотопов стронция - одного из элементов, содержащихся в нем в качестве примеси.
Если кусочек камня или керамики отпилен в качестве образца так тонко, что его можно просветить насквозь, его структуру можно исследовать под микроскопом. Такой метод изучение тонкого среза издавна практикуется в геологии, и за полтора столетия его применения составлен обширный каталог материалов, структура которых известна. Широко применяется этот способ исследования структуры и в археологии.
При изучении тонкого среза каменной породы под микроскопом видны составляющие его кристаллы или иные частицы, их взаиморасположение и связи между ними. Часто это позволяет определить породу, хотя некоторые камни - особенно белый мрамор и многие разновидности кремня - распознаются плохо. Если ограничиться всего несколькими примерами успешного применения этого метода в археологии, то следует вспомнить установление происхождения материала, из которого были изготовлены колоссальные базальтовые головы, относящиеся к культуре ольмеков, или каменные топоры из Новой Гвинеи.
Еще более выразительные результаты дал метод исследования тонких срезов при изучении керамики. Использованная глина, содержащиеся в ней естественные примеси и следы органических веществ зачастую значительно различаются. Порой добавки, специально внесенные мастером в керамическую массу, позволяют установить место изготовления посуды и период, к которому она относится. Для того, чтобы глина при обжиге обрела дополнительную прочность, в нее примешивают различные добавки (толченый камень, песок и т.д.), и иногда удается точно установить их происхождение. Выяснение источников сырья, служившего для изготовления керамики Британии эпохи неолита, выявило неожиданную картину - существование гораздо более далеких, чем предполагали ранее, торговых связей.
Производственные технологии. Материальные остатки, изучаемые археологией, представляют собой по преимуществу продукты производственной деятельности, и большинство археологов пользуются самыми разнообразными приемами для воссоздания способов изготовления артефактов различных типов. Методику этих приемов они вырабатывают, опираясь на современные способы производства сходных предметов, изучая различные стадии развития ремесла, засвидетельствованные археологическими материалами, и предпринимая опыты по изготовлению копий древних образцов.
Один из видов артефактов - каменные орудия - может быть создан тремя основными способами. Их можно изготовить методом оббивки, когда по куску кремня правильной формы наносят удары тяжелым отбойником (обычно из камня другой породы), отделяя многочисленные сколы, чтобы придать орудию нужную форму и острые края. Можно пользоваться другой техникой, многократно ударяя по куску твердой породы другим камнем, вследствие чего на заготовке образуется множество мелких углублений, постепенно придающих ей нужную форму. Можно применять технику шлифовки, когда заготовку трут куском песчаника или другой абразивной породы, постепенно добиваясь придания ей требуемой формы; шлифованное изделие можно затем отполировать - сделать его поверхность гладкой и блестящей, пользуясь для этого более тонким абразивом. При использовании техники оббивки остаются многочисленные отходы (к числу которых зачастую относятся и сами заготовки орудий, забракованные в результате неудачной обработки или вследствие наличия дефектов в породе), по которым можно до мельчайших деталей восстановить последовательность операций, применявшихся для создания орудия таким методом.