Construíndo o reloxo da vida

2005/03/01 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Paleontologia
• Arkeologia

A estadounidense Libby participou no proxecto Manhattan cando se lle ocorreu un novo uso do carbono. Durante a Segunda Guerra Mundial, o proxecto reuniu a numerosos científicos co obxectivo de desenvolver a bomba atómica canto antes. Libby tiña que atopar a maneira de separar os isótopos do uranio, que pasou as noites e os días. Ao final souberon como facelo e desenvolveron a primeira bomba durante 4 anos.

Con todo, Libby pensou que estaba a traballar nese labor, outra técnica que logo lle traerá fama en todo o mundo. De feito, ademais do uranio-235, sospeitaba que na Terra podían existir sustancias radioactivas de diversas orixes, é dicir, que ademais dos átomos radioactivos creados co planeta, tamén podían ser creados posteriormente, en continua formación. En definitiva, a Terra está a sufrir o bombardeo constante dos raios cósmicos e pensou que estas radiacións podían producir isótopos radioactivos.

Antes de concluír o uso do 14C, Libby traballou no proxecto Manhattan paira desenvolver a bomba atómica.

Libby demostrou rapidamente o previsto, descubrindo o tritio, un isótopo radioactivo do hidróxeno. Pero non era suficiente. Calcúlase que debía haber máis isótopos, outro isótopo producido por raios cósmicos gamma. Calculou que ao chocar os neutróns cósmicos cos átomos de nitróxeno da atmosfera íase a producir o 14 de carbono e acertou ao atopar o ^{isótopo 14} C baixo. O americano descubriu que unha pequena porcentaxe de CO ₂ ^atmosférico estaba composto por 14C. Para entón xa se pensaba que este isótopo podía ter un uso arqueolóxico moi atractivo.

Seres vivos radioactivos

Libby comezou a estudar os seres vivos da zona e descubriu que o isótopo ¹⁴ C da atmosfera asentábase nas plantas. Durante _a fotosíntesis, as plantas recollen o dióxido de carbono (CO 2) e libérano na respiración; durante este proceso de respiración fotosintética, o químico descubriu que as plantas estaban a recibir e liberando de forma continua ¹⁴ C radioactivo na atmosfera, é dicir, que nas plantas repetíase a mesma proporción que o isótopo 14 C que había na atmosfera, nos animais que comen plantas e noutros animais que comen animais. En todos os seres vivos, por tanto.

Ao chocar os neutróns cósmicos cos átomos de nitróxeno da atmosfera, calculou que se ía a producir o 14 de carbono e buscou una aplicación directa.

O máis interesante é que ao morrer os seres vivos rompe o seu intercambio de carbono coa atmosfera. Por tanto, os organismos tras a súa morte non renovan o carbono 14. E é cando entra en funcionamento o ^reloxo de 14C! De feito, o 14 de carbono, do mesmo xeito que o resto de isótopos radioactivos, é inestable e comeza a desaparecer lentamente do organismo desde o mesmo momento da morte, até chegar a desaparecer practicamente en fósiles moi antigos.

A ^cantidade de 14C dos falecidos diminúe exponencialmente, desaparecendo rapidamente ao principio e aumentando cos anos. O propio Libby estimou que no ano 5.568 calquera ^fósil perde o 50% do seu 14C e que, tras 55.680 anos, aínda conserva o 0,01% do que tiña vivo.

^{14 C} comeza a desaparecer lentamente do organismo desde o mesmo momento da súa morte, até chegar a desaparecer practicamente en fósiles moi antigos.

En base a iso, comparando as proporcións de 14 carbono presentes no fósil e na atmosfera, indicou que se podía determinar a idade de calquera fósil. Así o explicou en 1949 ante científicos do Museo Metropolitano de Nova York e da Universidade de Chicago. Calculou a idade dalgúns ósos co novo método e, á vista do resultado, tiveron que aceptar a validez do método.

O uso de ^14C foi estendendo ano tras ano entre os arqueólogos, até converterse no método máis utilizado. O sistema de datación era entón único e ademais moi fiable. Así que Libby gañou a admiración dos científicos e en 1960 recibiu o Premio Nobel de Química. De feito, servía paira datar calquera material procedente de seres vivos: madeira, carbón, teas, ramas de animais, ósos, restos vexetais... É dicir, os ecoloxistas podían utilizalos paira investigar as características dos ecosistemas ou os antropólogos paira analizar os feitos dunha sociedade. Non importa o tamaño da mostra, nin onde e como se mantivo, nin as razóns da morte. Por tanto, considerouse adecuado paira comparar mostras de calquera lugar do mundo.

Reloxo parcial

A maior limitación tena polo momento a datación a partir dos 50.000 anos, xa que nos fósiles da hora quedan ¹⁴ C por baixo, o que faría falta de aparellos de gran sensibilidade paira calcular exactamente cantos isótopos hai. Por tanto, non serve paira estudar fenómenos como a evolución das especies, a formación dos continentes. O carbono 14 é como un reloxo con só una agulla de segundo e os científicos a miúdo necesitan horas, días e meses.

A evolución do propio ser humano só pode seguirse parcialmente co carbono. Nos ósos neandertales apenas se atopan 14 carbonos. Así, na Paleontología utilízanse outros métodos: por unha banda, os isótopos radioactivos que se apagan’ máis lentamente, entre eles o uranio-238a, e por outro, as análises químicas dos ósos, o estudo do pole, a datación dos sedimentos ao redor dos ósos, o arqueomagnetismo e a termoluminiscencia. De feito, na actualidade utilízanse combinacións de todos estes métodos paira obter dataciones fiables.

Calibración do carbono 14

Aínda que o método é moi utilizado en Arqueoloxía, son moitos os que creen que é necesario calibralo mellor. De feito, Libby non calculou con precisión a velocidade de ^{desintegración} de 14C. Posteriormente calculouse que a vida media do isótopo é de 5.730 anos e non de 5.568, tal e como calculou Libby en 1949.

O 14C tampouco serve paira investigar o ^pasado próximo. Cando se mide a radioactividade de 14C en mostras con menos de 500 anos, o erro de datación é a miúdo maior que o dato.

Por outra banda, ao indicar que a cantidade de isótopo atmosférico ¹⁴ C é constante, non tivo en conta que a formación do isótopo depende dos neutróns que chegan á atmosfera e que a radiación que chega á Terra non é constante en absoluto. É de supor que ao longo da ^historia produciríanse notables variacións na proporción de 14C na atmosfera e que os seres vivos dunha época e outra ían recibir en diferente cantidade.

Os químicos comprobaron que nos lugares volcánicos a taxa de ^14C é en si mesma menor, xa que o carbono liberado internamente polos volcáns reduce a proporción de carbono radioactivo na atmosfera.

É máis, ao longo da historia foron moitos os sucesos que alteraron a cantidade de 14C. Por exemplo, observouse que o anhídrido carbónico emitido á atmosfera pola industria desde 1900 reduciu ^{considerablemente} a proporción de 14C. E, con todo, os experimentos atómicos dos anos 50 volveron a crecer. En consecuencia, os científicos creen que no ano 6200 antes de Cristo a taxa do isótopo ¹⁴ C era un 8% superior á actual, polo que un fósil que afirma que o método do carbono ten 7.500 anos pode alcanzar en realidade 8.500.

Os científicos saben que se trata dun método mellor calibrado, pero o ^debate segue servindo paira aproximar aceptablemente o método de datación do 14C.