En esta publicación, aprende cómo funciona la datación por radiocarbono, cómo los científicos utilizan la radiación para medir la edad de los objetos orgánicos y los procesos detrás de esta técnica de datación.
¿Qué es la datación por radiocarbono y cómo funciona?
La datación por radiocarbono ha transformado nuestra comprensión de los últimos 50,000 años. El profesor Willard Libby produjo las primeras fechas de radiocarbono en 1949 y más tarde recibió el Premio Nobel por sus esfuerzos.
La datación por radiocarbono funciona al comparar los tres isótopos diferentes del carbono. Los isótopos de un elemento particular tienen el mismo número de protones en su núcleo, pero diferentes números de neutrones. Esto significa que aunque son muy similares químicamente, tienen masas diferentes.
La masa total del isótopo se indica mediante el superíndice numérico. Mientras que los isótopos más ligeros 12C y 13C son estables, el isótopo más pesado 14C (radiocarbono) es radioactivo. Esto significa que su núcleo es tan grande que es inestable.
Con el tiempo, 14C se descompone en nitrógeno (14N). La mayor parte del 14C se produce en la atmósfera superior donde los neutrones, que son producidos por los rayos cósmicos, reaccionan con los átomos 14N.
Luego se oxida para crear 14CO2, que se dispersa a través de la atmósfera y se mezcla con 12CO2 y 13CO2. Este CO2 se utiliza en la fotosíntesis de las plantas, y desde aquí se pasa a través de la cadena alimentaria.
Por lo tanto, cada planta y animal en esta cadena (¡incluyéndonos a nosotros!) Tendrá la misma cantidad de 14C en comparación con 12C que la atmósfera.
Historia
Cuando los seres vivos mueren, el tejido ya no se reemplaza y la descomposición radioactiva del 14C se hace evidente. Alrededor de 55,000 años después, tanto el 14C ha decaído que lo que queda ya no se puede medir.
La descomposición radioactiva se puede usar como un «reloj» porque no se ve afectada por las condiciones físicas (por ejemplo, la temperatura) y química (por ejemplo, el contenido de agua). En 5,730 años, la mitad del 14C en una muestra decaerá.
Por lo tanto, si conocemos la proporción 14C: 12C en el momento de la muerte y la proporción actual, podemos calcular cuánto tiempo ha pasado. Desafortunadamente, ninguno de ellos es fácil de determinar.
La cantidad de 14C en la atmósfera, y por lo tanto en plantas y animales, no siempre ha sido constante. Por ejemplo, la cantidad varía según la cantidad de rayos cósmicos que llegan a la Tierra. Esto se ve afectado por la actividad solar y el campo magnético de la tierra.
Afortunadamente, podemos medir estas fluctuaciones en muestras que están fechadas por otros métodos. Se pueden contar los anillos de los árboles y medir su contenido de radiocarbono. A partir de estos registros se puede construir una «curva de calibración».
Actualmente se está realizando una gran cantidad de trabajo para ampliar y mejorar la curva de calibración. En 2008 solo pudimos calibrar las fechas de radiocarbono hasta 26,000 años. Ahora la curva se extiende (tentativamente) a 50.000 años.
Avances
Las fechas de radiocarbono se presentan de dos maneras debido a esta complicación. La fecha sin calibrar se da con la unidad BP (años de radiocarbono antes de 1950).
La fecha calibrada también se presenta, ya sea en BC o AD o con la unidad calBP (calibrada antes del presente – antes de 1950). La fecha calibrada es nuestra «mejor estimación» de la edad real de la muestra, pero debemos poder volver a las fechas antiguas y recalibrarlas porque se utilizan continuamente nuevas investigaciones para actualizar la curva de calibración.
La segunda dificultad surge de la extremadamente baja abundancia de 14C. Solo el 0.0000000001% del carbono en la atmósfera actual es 14C, lo que hace que sea increíblemente difícil de medir y extremadamente sensible a la contaminación.
En los primeros años de datación por radiocarbono se midió la descomposición de un producto, pero esto requería enormes muestras (por ejemplo, la mitad de un fémur humano). Muchos laboratorios ahora usan un Acelerator Mass Spectrometer (AMS), una máquina que puede detectar y medir la presencia de diferentes isótopos, para contar los átomos de 14C individuales en una muestra.
Este método requiere menos de 1 g de hueso, pero pocos países pueden pagar más de uno o dos AMS, que cuestan más de A $ 500,000. Australia tiene dos máquinas dedicadas al análisis de radiocarbono, y están fuera del alcance de gran parte del mundo en desarrollo.
Además, las muestras deben limpiarse a fondo para eliminar la contaminación de carbono de los pegamentos y el suelo antes de la fecha. Esto es particularmente importante para muestras muy antiguas. Si el 1% del carbono en una muestra de 50,000 años proviene de un contaminante moderno, la muestra tendrá una fecha de alrededor de 40,000 años.
Debido a esto, los químicos de radiocarbono están continuamente desarrollando nuevos métodos para limpiar los materiales de manera más efectiva. Estas nuevas técnicas pueden tener un efecto dramático en las cronologías. Con el desarrollo de un nuevo método de limpieza de carbón llamado ABOx-SC, Michael Bird ayudó a retrasar la fecha de llegada de los primeros humanos en Australia por más de 10,000 años.
Estableciendo fechas
Alejándose de las técnicas, lo más emocionante del radiocarbono es lo que revela sobre nuestro pasado y el mundo en el que vivimos. La datación por radiocarbono fue el primer método que permitió a los arqueólogos colocar lo que encontraron en orden cronológico sin la necesidad de registros o monedas escritos .
En el siglo XIX y principios del XX, arqueólogos increíblemente pacientes y cuidadosos relacionarían las herramientas de cerámica y piedra en diferentes áreas geográficas por similitudes en la forma y el diseño. Luego, al utilizar la idea de que los estilos de los objetos evolucionan y se vuelven cada vez más elaborados con el tiempo, podrían colocarlos en orden entre sí, una técnica llamada seriación.
De este modo, se pensaba que las grandes tumbas abovedadas (conocidas como tholos o colmenas) en Grecia eran anteriores a estructuras similares en la isla escocesa de Maeshowe. Esto apoyó la idea de que los mundos clásicos de Grecia y Roma estaban en el centro de todas las innovaciones.
Algunas de las primeras fechas de radiocarbono producidas mostraron que las tumbas escocesas eran miles de años más antiguas que las de Grecia. Los bárbaros del norte eran capaces de diseñar estructuras complejas similares a las del mundo clásico.
Otros proyectos de alto perfil incluyen la datación de la Sábana Santa de Turín en el período medieval, la datación de los Rollos del Mar Muerto en la época de Cristo, y la datación un tanto controvertida del arte rupestre espectacular en la Cueva de Chauvet a c.38,000 calBP (c .32,000 BP) – miles de años antes de lo esperado.
La datación por radiocarbono también se ha utilizado para fechar la extinción del mamut lanudo y contribuyó al debate sobre si los humanos modernos y los neandertales se encontraron.
Pero el 14C no solo se usa en las citas. Usando las mismas técnicas para medir el contenido de 14C, podemos examinar la circulación oceánica y rastrear el movimiento de las drogas alrededor del cuerpo. Pero estos son temas para artículos separados.
