Carboni 14 d'alta qualitat

2010/11/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Paleontologia
• Arkeologia

Restes de Neanderthal en una tomba en el Museu Arqueològic d'Antalya, Turquia. Ed. : © istockphoto.com/r.v. Bulck.

Existeixen dues maneres d'analitzar el radiocarbono d'un fòssil, és a dir, la quantitat de l'isòtop de carboni 14, és a dir, es pot utilitzar un espectròmetre d'accelerador/massa o calcular la quantitat de radiació emesa per la mostra. "Això últim ho hem utilitzat durant molts anys, és un mètode molt bo si tens mostres grans", afirma l'expert del laboratori Rachel Wood RLAHA. "Però a través de l'accelerador es poden analitzar mostres molt més petites, com ocorre en arqueologia".

La quantitat de carboni 14 en un os fòssil indica l'edat de l'os, ja que perd el carboni 14 que tenia al principi amb el temps. Un neutró de carboni es converteix en protó i l'isòtop es converteix en 14 nitrogen. La velocitat d'aquest procés és coneguda, per la qual cosa coneixent la quantitat de carboni 14 d'un fòssil es pot calcular l'any a què pertany. En teoria és fàcil.

Però, en realitat, la datació de l'os és molt difícil per als arqueòlegs, ja que a l'origen era un component de l'os, el carboni, cal extreure'l. A més de l'original, conté el carboni que ha absorbit de l'entorn durant anys. El carboni natural de l'os és una quantitat molt petita; és el carboni de les proteïnes originals, el col·lagen en un 90%. "Dissolem l'os en un procés en el qual les proteïnes passen a la dissolució. En aquesta solució intentem aïllar les fibres que conté el col·lagen i descartem tota la resta".

No obstant això, és un treball delicat. Per això, fa uns deu anys, els experts del laboratori RLAHA estaven preocupats pel pretractament d'entrada a l'accelerador. D'una banda, la pèrdua de carboni original de l'os, i per un altre, la contaminació amb carboni extern, dos efectes que obligaven a qüestionar l'exactitud de la datació. Amb l'objectiu de millorar el mètode, en 1988 un grup canadenc va trobar amb una tècnica proposada: utilitzar una ultrafiltració que elimini la contaminació externa. Era habitual en bioquímica però no en arqueologia. L'equip canadenc tampoc va emprar molt aquesta tècnica. Però els d'Oxford van reprendre la idea i van millorar la tècnica.

En l'actualitat, l'equip del laboratori RLAHA utilitza ultrafiltros de polietersulfona per a captar petits agregats de fibres de col·lagen. La mostra és centrifugada per a fer passar la ultrafiltració, cada fibra de col·lagen és una molècula d'uns 100 kilodalton, és a dir, una petita proteïna, i la xarxa del polímer polietersulfona capta grups majors de 30 molècules. A continuació s'analitza el carboni 14 d'aquestes proteïnes capturades per a la seva datació.

Tècnica fina, resultats imprevistos

Aquest procés altera enormement la precisió de la datació. "La diferència entre el resultat d'aquesta tècnica i el de la tècnica convencional pot ser de 20.000 anys. Aquest és el màxim que hem aconseguit. Analitzant una mostra de 32.000 anys d'antiguitat mitjançant mètodes convencionals amb la tècnica del carboni del col·lagen, em va donar un resultat de 50.000 anys". A vegades no sol haver-hi tanta diferència; quan l'os no està contaminat, el mètode tradicional funciona molt bé. No obstant això, en casos de contaminació, l'anàlisi del 14 de carboni del col·lagen difereix molt.

Rachel Wood a Sant Sebastià, treballant amb les restes de la Cova de Labeko. Ed. : Aritza Villaluenga.

Amb la metodologia de col·lagen, la precisió de la tècnica del radiocarbono és molt alta en les mostres medievals, amb un error de 15-20 anys, mentre que en les mostres de 30.000 anys l'error és de 500-1.000 anys. "El problema és que necessitem un calibratge temporal perquè al llarg de la història fluctua la quantitat de CO 2 de l'atmosfera. Aquest factor defineix l'error de datació".

El laboratori RLAHA d'Oxford no és l'únic que aïlla i analitza el carboni del col·lagen. Molts laboratoris extreuen el col·lagen dels ossos fòssils. I hi ha molts mètodes químics per a fer-ho. En el laboratori de Gif-sud-Yvett (França), per exemple, eliminen el carboxilato a les proteïnes mitjançant el tractament amb la molècula de ninhidrina i treballen en fase gasosa. En cas contrari, en la majoria dels laboratoris treballen com en RLAHA però sense filtrar la mostra. No obstant això, el mètode d'ultrafiltració és el més precís del moment. "A poc a poc s'han començat a ultrarrápir en molts laboratoris i dins d'uns cinc anys serà l'habitual", creu Wood.

Rachel Wood: "És agradable estar en el centre de tots els departaments, és una combinació de ciències arqueològiques"

Investigador de 26 anys, químic del laboratori RLAHA d'Oxford i especialista en paleontologia i arqueologia. L'Home de Neanderthal és el principal objecte de recerca, en el qual col·labora amb nombrosos grups d'arqueòlegs europeus. Entre ells es troben els arqueòlegs de la UPV/EHU, a causa de l'abundància de tresors arqueològics de l'època que estudia Rachel Wood en els jaciments del País Basc.

Vius a la ciutat d'Oxford, però no ets anglès.

Vaig néixer a Sud-àfrica, però vaig venir a Anglaterra als quatre anys. Allí, a Sud-àfrica, encara tinc familiars, però en la base sóc anglès.

Sempre has viscut a Oxford?

No. M'he mogut molt d'un lloc a un altre. Al principi vivia en Luton, després en Portsmouth, i vaig fer la carrera en Durham. Oxford ha estat la seva última residència.

A Cambridge també hi ha un científic anomenat Rachel Wood.

Sí, un geòleg. Rachel Wood és un nom molt comú a Anglaterra.

Tu ets químic. Com va arribar a treballar amb arqueòlegs?

Sempre m'ha interessat la història, també a l'escola. Així que vaig aprendre una mica d'arqueologia per a veure com és realment. Però també m'agrada la química, i en la carrera vaig estudiar química. Després vaig fer alguns màsters d'arqueologia. L'arqueologia utilitza molt la química, la geologia i altres ciències. És una combinació de ciències.

En les universitats els departaments d'arqueologia i paleontologia es troben en les facultats d'art i història.

Sí, però el nostre departament estava prop de físics i químics. Hem tingut molt a veure amb ells. Són molts els estudiants que han realitzat el doctorat en aquestes àrees i després tornen a nosaltres. No obstant això, no podem dir que som físics i químics, no sabem què signifiquen físics tenen algunes mostres i a quines preguntes cal respondre. D'alguna manera, el treball arqueològic és més pràctic. És agradable estar en el centre de tots els departaments (riures).

Treballes en el límit de la tècnica de datació del radiocarbono. Per què?

(Foto: Jon Urbe/Argazki Press)

Perquè és interessant. Perquè és difícil. La datació medieval és senzilla amb la tècnica del carboni-14. Però si retrocedeixes en el temps, apareixen problemes de contaminació, ja que en les mostres hi ha molt pocs carbonis-14.

D'aquí la importància de la química del pretractament de les mostres. Has de retirar tots els contaminants ja que tenen gran influència en la datació. Tenint en compte que he estudiat química, aquesta part és la més interessant.

L'interès principal del seu treball es troba en la península Ibèrica. Per què?

Els nostres laboratoris han treballat molt a Anglaterra. Així que amb el meu projecte hem volgut estendre'l a Europa. Volien estudiar el tema de la durada dels neandertals a Europa occidental i em va interessar molt.

Has trobat molts competidors en altres estats?

No precisament perquè vinc del laboratori de radiocarbono. No competim amb els arqueòlegs. Els ajudem a respondre a preguntes que no poden respondre. Igual podríem competir amb altres laboratoris que treballen el radiocarbono, però això tampoc ocorre. Els nostres treballs són complementaris. I, en general, el treball d'un laboratori serveix per a contrastar amb el resultat d'un altre i per a obtenir un resultat coherent entre tots dos treballs.

Quants laboratoris sou a Europa aproximadament?

En cada localitat hi ha un o dos laboratoris. El nombre màxim de persones que treballen és d'unes deu, el del radiocarbono és un espai relativament reduït. L'aparell que utilitzem, un espectròmetre de masses AMS ( Accelerator Mass Spectrometer ) és extremadament car, és un recurs nacional que només pot tenir un país.

La situació als Estats Units és similar?

Als Estats Units hi ha laboratoris. Però no estan especialitzats en arqueologia, sinó en la recerca de la geografia física (processos glacials, sistemes marins, etc.), sobretot perquè no hi ha tants jaciments arqueològics com a Europa.

Quin treball fas amb els arqueòlegs de la UPV?

Les mostres de la meva tesi i de la recerca principal que tindré en la meva poder són les preses en occident europeu: Alemanya, França, Portugal i Espanya. Vull saber quan van desaparèixer els últims neanderthales i quan van arribar els primers homes moderns. Analitzem especialment les indústries d'aquests éssers humans, com les exposades en la Cova de Labeko. I en casos com la Cova de Labeko treballem amb arqueòlegs de la UPV. Per això he vingut aquí.