Carbono 14 de alta calidad

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

• Paleontologia
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Restos de Neanderthal en una tumba en el Museo Arqueológico de Antalya, Turquía. Ed. : © iStockphoto.com/R.V. Bulck.

Existen dos formas de analizar el radiocarbono de un fósil, es decir, la cantidad del isótopo de carbono 14, es decir, se puede utilizar un espectrómetro de acelerador/masa o calcular la cantidad de radiación emitida por la muestra. "Esto último lo hemos utilizado durante muchos años, es un método muy bueno si tienes muestras grandes", afirma el experto del laboratorio Rachel Wood RLAHA. "Pero a través del acelerador se pueden analizar muestras mucho más pequeñas, como ocurre en arqueología".

La cantidad de carbono 14 en un hueso fósil indica la edad del hueso, ya que pierde el carbono 14 que tenía al principio con el tiempo. Un neutrón de carbono se convierte en protón y el isótopo se convierte en 14 nitrógeno. La velocidad de este proceso es conocida, por lo que conociendo la cantidad de carbono 14 de un fósil se puede calcular el año al que pertenece. En teoría es fácil.

Pero, en realidad, la datación del hueso es muy difícil para los arqueólogos, ya que en su origen era un componente del hueso, el carbono, hay que extraerlo. Además del original, contiene el carbono que ha absorbido del entorno durante años. El carbono natural del hueso es una cantidad muy pequeña; es el carbono de las proteínas originales, el colágeno en un 90%. "Disolvemos el hueso en un proceso en el que las proteínas pasan a la disolución. En esta solución intentamos aislar las fibras que contiene el colágeno y descartamos todo lo demás".

Sin embargo, es un trabajo delicado. Por ello, hace unos diez años, los expertos del laboratorio RLAHA estaban preocupados por el pretratamiento de entrada al acelerador. Por un lado, la pérdida de carbono original del hueso, y por otro, la contaminación con carbono externo, dos efectos que obligaban a cuestionar la exactitud de la datación. Con el objetivo de mejorar el método, en 1988 un grupo canadiense encontró con una técnica propuesta: utilizar una ultrafiltración que elimine la contaminación externa. Era habitual en bioquímica pero no en arqueología. El equipo canadiense tampoco empleó mucho esta técnica. Pero los de Oxford retomaron la idea y mejoraron la técnica.

En la actualidad, el equipo del laboratorio RLAHA utiliza ultrafiltros de polietersulfona para captar pequeños agregados de fibras de colágeno. La muestra es centrifugada para hacer pasar la ultrafiltración, cada fibra de colágeno es una molécula de unos 100 kilodalton, es decir, una pequeña proteína, y la red del polímero polietersulfona capta grupos mayores de 30 moléculas. A continuación se analiza el carbono 14 de estas proteínas capturadas para su datación.

Técnica fina, resultados imprevistos

Este proceso altera enormemente la precisión de la datación. "La diferencia entre el resultado de esta técnica y el de la técnica convencional puede ser de 20.000 años. Ese es el máximo que hemos conseguido. Analizando una muestra de 32.000 años de antigüedad mediante métodos convencionales con la técnica del carbono del colágeno, me dio un resultado de 50.000 años". A veces no suele haber tanta diferencia; cuando el hueso no está contaminado, el método tradicional funciona muy bien. Sin embargo, en casos de contaminación, el análisis del 14 de carbono del colágeno difiere mucho.

Rachel Wood en San Sebastián, trabajando con los restos de la Cueva de Labeko. Ed. : Aritza Villaluenga.

Con la metodología de colágeno, la precisión de la técnica del radiocarbono es muy alta en las muestras medievales, con un error de 15-20 años, mientras que en las muestras de 30.000 años el error es de 500-1.000 años. "El problema es que necesitamos una calibración temporal porque a lo largo de la historia fluctúa la cantidad de CO 2 de la atmósfera. Este factor define el error de datación".

El laboratorio RLAHA de Oxford no es el único que aísla y analiza el carbono del colágeno. Muchos laboratorios extraen el colágeno de los huesos fósiles. Y hay muchos métodos químicos para hacerlo. En el laboratorio de Gif-sur-Yvett (Francia), por ejemplo, eliminan el carboxilato a las proteínas mediante el tratamiento con la molécula de ninhidrina y trabajan en fase gaseosa. De lo contrario, en la mayoría de los laboratorios trabajan como en RLAHA pero sin filtrar la muestra. Sin embargo, el método de ultrafiltración es el más preciso del momento. "Poco a poco se han empezado a ultrarrápir en muchos laboratorios y dentro de unos cinco años será lo habitual", cree Wood.

Rachel Wood: "Es agradable estar en el centro de todos los departamentos, es una combinación de ciencias arqueológicas"

Investigador de 26 años, químico del laboratorio RLAHA de Oxford y especialista en paleontología y arqueología. El Hombre de Neanderthal es el principal objeto de investigación, en el que colabora con numerosos grupos de arqueólogos europeos. Entre ellos se encuentran los arqueólogos de la UPV/EHU, debido a la abundancia de tesoros arqueológicos de la época que estudia Rachel Wood en los yacimientos del País Vasco.

Vives en la ciudad de Oxford, pero no eres inglés.

Nací en Sudáfrica, pero vine a Inglaterra a los cuatro años. Allí, en Sudáfrica, todavía tengo familiares, pero en la base soy inglés.

¿Siempre has vivido en Oxford?

No. Me he movido mucho de un lugar a otro. Al principio vivía en Luton, luego en Portsmouth, y hice la carrera en Durham. Oxford ha sido su última residencia.

En Cambridge también hay un científico llamado Rachel Wood.

Sí, un geólogo. Rachel Wood es un nombre muy común en Inglaterra.

Tú eres químico. ¿Cómo llegó a trabajar con arqueólogos?

Siempre me ha interesado la historia, también en la escuela. Así que aprendí un poco de arqueología para ver cómo es realmente. Pero también me gusta la química, y en la carrera estudié química. Luego hice algunos másteres de arqueología. La arqueología utiliza mucho la química, la geología y otras ciencias. Es una combinación de ciencias.

En las universidades los departamentos de arqueología y paleontología se encuentran en las facultades de arte e historia.

Sí, pero nuestro departamento estaba cerca de físicos y químicos. Hemos tenido mucho que ver con ellos. Son muchos los estudiantes que han realizado el doctorado en estas áreas y después vuelven a nosotros. Sin embargo, no podemos decir que somos físicos y químicos, no sabemos qué significan físicos tienen algunas muestras y a qué preguntas hay que responder. De alguna manera, el trabajo arqueológico es más práctico. Es agradable estar en el centro de todos los departamentos (risas).

Trabajas en el límite de la técnica de datación del radiocarbono. ¿Por qué?

(Foto: Jon Urbe/Argazki Press)

Porque es interesante. Porque es difícil. La datación medieval es sencilla con la técnica del carbono-14. Pero si retrocedes en el tiempo, aparecen problemas de contaminación, ya que en las muestras hay muy pocos carbonos-14.

De ahí la importancia de la química del pretratamiento de las muestras. Debes retirar todos los contaminantes ya que tienen gran influencia en la datación. Teniendo en cuenta que he estudiado química, esta parte es la más interesante.

El interés principal de su trabajo se encuentra en la península Ibérica. ¿Por qué?

Nuestros laboratorios han trabajado mucho en Inglaterra. Así que con mi proyecto hemos querido extenderlo a Europa. Querían estudiar el tema de la duración de los neandertales en Europa occidental y me interesó mucho.

¿Has encontrado muchos competidores en otros estados?

No precisamente porque vengo del laboratorio de radiocarbono. No competimos con los arqueólogos. Les ayudamos a responder a preguntas que no pueden responder. Igual podríamos competir con otros laboratorios que trabajan el radiocarbono, pero eso tampoco ocurre. Nuestros trabajos son complementarios. Y, en general, el trabajo de un laboratorio sirve para contrastar con el resultado de otro y para obtener un resultado coherente entre ambos trabajos.

¿Cuántos laboratorios sois en Europa aproximadamente?

En cada localidad hay uno o dos laboratorios. El número máximo de personas que trabajan es de unas diez, el del radiocarbono es un espacio relativamente reducido. El aparato que utilizamos, un espectrómetro de masas AMS ( Accelerator Mass Spectrometer ) es extremadamente caro, es un recurso nacional que sólo puede tener un país.

¿La situación en Estados Unidos es similar?

En Estados Unidos hay laboratorios. Pero no están especializados en arqueología, sino en la investigación de la geografía física (procesos glaciales, sistemas marinos, etc.), sobre todo porque no hay tantos yacimientos arqueológicos como en Europa.

¿Qué trabajo haces con los arqueólogos de la UPV?

Las muestras de mi tesis y de la investigación principal que voy a tener en mi poder son las tomadas en occidente europeo: Alemania, Francia, Portugal y España. Quiero saber cuándo desaparecieron los últimos neanderthales y cuándo llegaron los primeros hombres modernos. Analizamos especialmente las industrias de estos seres humanos, como las expuestas en la Cueva de Labeko. Y en casos como la Cueva de Labeko trabajamos con arqueólogos de la UPV. Por eso he venido aquí.