Главная Архивные документы
Исследования
КСЭ Лирика
Вернуться
§20. Наименьшее значение концентрации энергии взрыва космического тела
§21. Исследование радиоактивности образцов тунгусских деревьев
§22. Возможные причины аномально бурного роста растительности в районе Тунгусской катастрофы 1908 г.
§23. Оценка световой энергии тунгусского взрыва
§24. Концентрация энергии при взрыве Тунгусского космического тела
§25. О магнитном эффекте тунгусского взрыва
Каталог
§21. Исследование радиоактивности образцов тунгусских деревьев
Карта сайта Версия для печати
Тунгусский феномен » Исследования » Монографии » Золотов А.В. Проблема Тунгусской катастрофы 1908 г. » Глава III. Характер тунгусского взрыва 1908 г » §21. Исследование радиоактивности образцов тунгусских деревьев

Основной задачей исследования радиоактивности почвы и растений в районе Тунгусской катастрофы 1908 г. является выяснение вопроса о возможной связи радиоактивности почвы и растений с тунгусским взрывом. Отметим, что радиоактивное заражение эпицентрального района не является необходимым условием высокого воздушного ядерного взрыва, так как при высоком (не менее 5 км) воздушном взрыве радиоактивного заражения местности в районе эпицентра может и не быть. В зависимости от метеорологических условий район максимального радиоактивного загрязнения местности при воздушном ядерном взрыве в результате действия ветра может быть смещен на десятки и даже сотни километров от эпицентра взрыва [109, 119, 120]. Однако обнаружение искусственной радиоактивности в районе катастрофы, отнесенной к 1908 г., является достаточным признаком того, что тунгусский взрыв сопровождался ядерными реакциями и ионизирующим излучением.

Первая полевая радиометрическая съемка в районе Тунгусской катастрофы была проведена в 1959 г. Томской группой под руководством Г.Ф. Плеханова и Октябрьской группой под руководством автора данной книги. В начале была измерена общая радиоактивность поверхностного слоя почвы по нескольким профилям, пересекающим область разрушений, и радиоактивность золы деревьев из района катастрофы.

Рис. 29. Распределение радиоактивности почвы и растений по радиусу от эпицентра взрыва в районе Тунгусской катастрофы:
1 – -активность поверхностного слоя почвы (РП-1); 2 – -активность поверхностного слоя почвы (РП-1; сч. СТС-6); 3 – -активность золы костров
(РП-1; СТС-6); 4 – -активность золы деревьев (сч. МСТ-17)

Результаты полевых радиометрических исследований радиометром типа РП-1 в районе Тунгусской катастрофы и результаты лабораторных исследований образцов почвы и растений из этого района (рис. 29, аналогичные результаты были получены и Томской группой) свидетельствуют о том, что радиоактивность золы деревьев в районе эпицентра взрыва выше, чем в образцах, взятых на периферии. Причем максимум радиоактивности золы деревьев совпадает с эпицентром взрыва (зона сухостоя диаметром около 10 км). Радиоактивность поверхностного слоя почвы практически не зависит от расстояния от эпицентра.

Для решения вопроса о природе тунгусской радиоактивной аномалии был проведен комплекс сравнительных лабораторных исследований образцов деревьев из района Тунгусской катастрофы и из различных районов Урала и Сибири. Спектральный анализ показал, что  -излучение тунгусских образцов древесины существенно отличается от излучения естественных радиоактивных элементов. Основными компонентами  -излучения золы древесины тунгусских образцов оказались:  -излучение К40 (E = 1,35 Мэв), -излучение радиоактивной цепочки Sr90-->Y90 (E   = 0,535; 2,18 Мэв; T = 28 лет) и  -излучение цепочки распада Се144Рr144 (E   = 0,309; 2,97 Мэв; T = 282 дня [121]). Причем основную долю излучения тунгусских образцов составляет излучение короткоживущих изотопов с периодом полураспада около года. Из литературных данных [119—122] известно, что радиоактивные осадки от ядерных испытаний выпадали на всей земной поверхности, в том числе и в тунгусском районе. Следовательно, тунгусская радиоактивная аномалия, обусловленная короткоживущими изотопами, образовалась в основном в результате осадков от ядерных испытаний.

Для выяснения причины образования аномалии именно в эпицентре взрыва были проведены исследования условий осаждения радиоактивных осадков на деревьях. В результате было установлено значительное превышение активности сухостоя по сравнению с активностью стволов растущих и поваленных деревьев. Это можно объяснить внешним заражением сухостоя радиоактивными осадками и экранировкой ствола растущего дерева его кроной (основную долю осадков принимает на себя хвоя или листья деревьев). Поваленное дерево также экранируется кронами растущих деревьев. Причем особенности заражения тунгусских деревьев характерны и для деревьев из других районов. Заметим, что все деревья, исследованные в разных районах, в той или иной мере заражены радиоактивными осадками — продуктами ядерных взрывов.

На основании полученных данных образование тунгусской радиоактивной аномалии можно объяснить следующим образом:

1. В районе Тунгусской катастрофы, как и в других отдаленных от современных взрывов районах земного шара, радиоактивные осадки выпадали равномерно во всем районе. Радиоактивность образцов, взятых в одинаковых условиях, не зависит от расстояния от эпицентра взрыва.

2.     Несмотря на равномерность выпадения, на различных предметах осадки распределялись неодинаково: на сухостое осаждалось больше, на поваленных деревьях и на стволах растущих деревьев — меньше.

3.     Радиоактивность золы деревьев в полевых условиях измерялась по золе костров (рис. 29, кривая 3); в эпицентре в костре сжигался преимущественно сухостой, который дает более высокие показания радиоактивности. На расстояниях более 5 км от эпицентра, в районе вывала леса, сжигались преимущественно поваленные деревья, они дают пониженное значение радиоактивности. А дальше за зоной вывала леса чаще всего в кострах сжигалась древесина высохших после рубки растущих деревьев. Зола таких костров   также  дает пониженные относительно эпицентра значения радиоактивности. Аналогично обтирались и образцы для лабораторных измерений: в районе эпицентра — из сухостоя, в зоне вывала леса — из поваленных деревьев, за пределами области разрушений — из растущих деревьев (рис. 29, кривая 4).

Таким образом, различие условий осаждения радиоактивных осадков (сухостой, растущее и поваленное дерево, болота, поляны в лесу, щели в камнях и т. д.) полностью объясняет изменение общей удельной радиоактивности образцов тунгусских деревьев и поверхностного слоя почвы.

Рис. 30. Изменение радиоактивности по сечению дерева (по годичным кольцам прироста). 1 – ель из Московской обл., 62 года; 2 – сосна с Урала, 60 лет; 3 – лиственница из Ванавары, 106 лет (65 км от эпицентра); 4 – сосна из Ванавары, 250 лет

Как видим, вследствие сильного заражения от ядерных испытаний исследование интегральной удельной радиоактивности тунгусских образцов не дает ответа на вопрос о связи их радиоактивности с Тунгусской катастрофой 1908 г. В связи с этим необходимы специальные дифференцированные исследования радиоактивности тунгусских образцов для определения места и времени радиоактивного загрязнения местности.

С этой целью автором был разработан метод послойного измерения радиоактивности золы древесины по годичным слоям прироста деревьев. В 1959 г. в полевых условиях были послойно озолены несколько образцов тунгусских деревьев и несколько срезов деревьев были отобраны для лабораторного исследования. В дальнейшем образцы древесины были отобраны и из.других районов.

Рис. 31. Распределение радиоактивности по сечению дерева:

1 – лиственница из эпицентра, 150 лет; 2 – лиственница-сухара

из эпицентра, 140 лет; 3 – сосна из г. Октябрьского (БашАССР),

При изучении радиоактивности растущих деревьев из различных районов Урала и Сибири выяснилось, что удельная радиоактивность древесины меняется по сечению дерева: радиоактивность внешних слоев растущего дерева (последние 12—15 годовых колец прироста дерева) в несколько раз превышает радиоактивность внутренних слоев (сердцевины дерева). Спектральный анализ -излучения золы деревьев показал, что, во-первых, радиоактивность внутренних слоев деревьев обусловлена в основном содержанием солей калия (здесь не рассматриваются деревья, растущие на естественных радиоактивных аномалиях) и, во-вторых, повышенная радиоактивность внешних слоев деревьев обусловлена содержанием в древесине искусственных радиоактивных изотопов — продуктов ядерных взрывов. По-видимому, это явление можно объяснить свойством деревьев аккумулировать в процессе роста некоторые, в том числе и радиоактивные, элементы. Концентрация радиоактивных элементов в растениях по сравнению с концентрацией в почве может увеличиваться в несколько десятков раз [122, 123]. Как видно из рис. 30, радиоактивность древесины резко повышается со времени заражения почвы радиоактивными осадками от ядерных испытаний (кривые 1 и 2).

Таким образом, некоторые растущие деревья с четкими годичными кольцами прироста древесины являются чувствительным индикатором повышения радиоактивности и времени заражения местности радиоактивными осадками — продуктами ядерного взрыва.

Рис. 32. Спектр гамма-излучения эталонных источников: 1 – Cs137; 2 – K40

Метод исследования радиоактивности древесины по отдельным годичным кольцам прироста может быть применен для выяснения возможной связи радиоактивности тунгусских деревьев с тунгусским взрывом 1908 г. Этот метод также использовала Томская экспедиция.

О радиоактивности образцов тунгусских деревьев высказываются различные предположения, однако ни в одной лаборатории еще не проведено полное исследование образцов из района катастрофы.

К 1969 г., кроме измерений в нашей лаборатории, проведены следующие исследования радиоактивности тунгусских деревьев:

1.     Радиохимический анализ одного образца дерева в лаборатории Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского АН СССР— 1960 г.

2.     Радиофотографическое исследование 5 поперечных срезов деревьев — 1960 г. [125].

3.     Послойное исследование золы тунгусских деревьев, взятых в двух точках,   — 1961 г. [126].

К сожалению, эти точки были выбраны не совсем удачно. Так, одна точка выбрана на склоне горы Фаррингтон [126]. Со склона горы радиоактивные осадки легко смываются дождями, в связи с чем даже многолетние радиоактивные осадки от ядерных испытаний по образцам с горы Фаррингтон отмечаются очень слабо [126].

Рис. 33. Спектр гамма-излучения золы лиственницы из района Тунгусской катастрофы 1908 г.: 1 – слои до 1908 г. (1810 – 1853 гг.); 2 – слои после 1908 г. (1908 – 1920 гг.); 3 – слои после 1945 г. (1945 – 1960 гг.)

На основании таких малочисленных измерений, по-видимому, нельзя делать категорических утверждений о наличии или отсутствии радиоактивной аномалии образцов тунгусских деревьев, как это делается в работах [86, 88, 99, 126].

В лаборатории радиоактивных методов ВУФВНИИГеофизики в течение 1959—1965 гг. исследовано более 100 срезов тунгусских деревьев по 7, 10 и 15 образцов из каждого среза дерева — всего более 1000 образцов золы. Результаты этих измерений показывают, что большинство образцов деревьев, сохранившихся после катастрофы, имеет повышенное значение радиоактивности слоев древесины непосредственно после 1908 г., в наружных 10—15 слоях древесины отмечается второй скачок радиоактивности, который объясняется радиоактивными осадками от ядерных испытаний; увеличение радиоактивности в слоях древесины после 1908 г. обусловлено содержанием искусственных радиоактивных изотопов элементов (рис. 31). В нашей лаборатории исследовался также спектр гамма-излучения золы образцов тунгусских деревьев на многоканальном спектрометре, разработанном В.Б. Черняевым и И.А. Ильинским. Разрешающая способность спектрометра равна 10% (рис. 32). Как показывает рис. 33, в слоях тунгусских деревьев после 1908 г. в 13-м канале анализатора обнаруживается радиоактивный изотоп цезий-137 (Cs137 — период полураспада 26 лет, E=0,66 Мэв [121, 127]). Ни в одном из исследованных образцов в слоях дерева до 1908 г. цезий-137 не обнаруживается; для этих образцов показания анализатора в 13-м канале, соответстсвующем энергии гамма-излучения цезия-137, E = 0,66 Мэв, находятся в пределах ошибки измерений. На спектрограмме гамма-излучения образцов деревьев из района г. Октябрьского, как видно из рис. 34, цезий-137 четко проявляется (пик в 13-м канале) только в слоях дерена после 1945 г. (глобальные радиоактивные осадки последних лет). В слоях до 1945 г. показания в 13-м канале находятся в пределах ошибки измерений.

Таким образом, радиоактивная аномалия образцов тунгусских деревьев — повышенная радиоактивность слоев древесины после 1908 г.— существует; эффект мал, но существует.

Рис. 34. Спектр гамма-излучения золы сосны из района г. Октябрьского (БашАССР): 1 – слои до 1908 г. (1877 – 1900 гг.); 2 – слои после 1908 г. (1910 – 1920 гг.); 3 – слои после 1945 г. (1945 – 1962 гг.)

Однако, по мнению некоторых авторов [88], повышенную радиоактивность слоев дерева после 1908 г. можно объяснить диффузией радиоактивных элементов из внешних слоев дерева во внутренние слои. Но перемещение элементов в клетчатке растущего дерева, по-видимому, не является простой физической диффузией, этот процесс относится к более сложным биологическим явлениям. Например, известно, что в процессе роста дерева калий перемещается из внутренних отмирающих слоев к внешним биологически более активным слоям дерева. Измерение содержания калия в золе показывает, что его содержание в золе внешних слоев дерева составляет 15—20%, даже 25%, что на порядок больше, чем в золе внутренних слоев (2—3—5%). Этот биологический процесс идет в обратную сторону, чем физическая диффузия, и создает область устойчивого максимума содержания калия во внешних слоях в течение всей многовековой жизни дерева. Цезий как спутник калия и другие микроэлементы, возможно, также претерпевают этот процесс и накапливаются во внешних слоях дерева. Тогда этот процесс будет ослаблять и уменьшать эффект более раннего заражения деревьев радиоактивными элементами. Отсюда следует, что если тунгусская радиоактивная аномалия существует, то, как бы мала она ни была, ее нужно .исследовать всесторонне и до конца.

В 1965 г. автор радиоуглеродного метода определения возраста горных пород лауреат Нобелевской премии известный американский ученый В.Ф. Либби обнаружил в годичных слоях 1908 и 1909 гг. древесины американских деревьев (дуб и ель) повышенное содержание радиоактивного углерода С14 [173]. Результат В.Ф. Либби был подтвержден данными работы академика А.П. Виноградова [175]. Повышенное содержание радиоактивного углерода в слоях деревьев 1908—1910 гг., по-видимому, имеет глобальный характер. На основании этих данных в работе [173] было высказано предположение о возможности антивещественной природы Тунгусского космического тела, в связи с чем в последнее время интерес ученых к тунгусской проблеме сильно возрос [173—176]. Однако глобальный эффект повышенного содержания радиоуглерода в слоях древесины не имеет однозначной интерпретации, так как повышение содержания радиоуглерода в атмосфере и древесине могло быть вызвано и другими космическими явлениями [176].

Для выяснения связи повышенного содержания радиоактивного углерода С14 в слоях древесины 1908—1910 гг. с тунгусским взрывом необходимо изучение возможной локальной радиоактивной аномалии в слое 1908 г. тунгусских деревьев, так как можно ожидать, что локальная аномалия заметно выше глобального эффекта.

© Томский научный центр СО РАН
Государственный архив Томской области
Институт систем информатики СО РАН
грант РГНФ №05-03-12324в
Главная | Архивные документы | Исследования | КСЭ | Лирика | Ссылки | Новости | Карта сайта | Паспорт