Carbono 14

Federico Paredes, analista agroambiental, Revista Visión CR.

Cuando uno camina en la cercanía del Parque Nacional Barra Honda, en la Península de Nicoya, se encuentra fácilmente con fósiles de conchas de bivalvos, que existieron en las zonas marítimas de esa parte de nuestro país y que, por el levantamiento de placas, quedaron expuestos en tierra firme.

La gran incógnita que surge es la edad de estas conchas compuestas de carbonato de calcio y que probablemente pertenecieron a moluscos que ni siquiera existen en la actualidad. Ahí es donde entra en escena el carbono-14,que es un isótopo del elemento carbono débilmente radioactivo; también se le conoce como radiocarbono, y es un virtual cronómetro isotópico.

Los profesionales en paleontología, antropología, arqueología y en otras disciplinas como la geología, la hidrología, la geofísica, la ciencia atmosférica, la oceanografía, la paleo-climatología, la biología y la misma medicina, han encontrado un aliado perfecto para conocer con bastante exactitud, la edad de ciertos objetos como rocas, minerales, huesos, cabellos, dientes, uñas y similares, siempre y cuando no sean metales, ya que el sistema no funciona con ellos.

Es justamente por la aplicación de esta técnica del carbono-14, que los científicos han podido determinar la cantidad de tiempo, por ejemplo, que nos separa de la extinción de los dinosaurios ,que es de unos 65 millones de años.

El uso de esta técnica se ha convertido en uno de los descubrimientos más significativos del siglo XX. Se puede afirmar con toda seguridad, que ningún otro método científico ha logrado revolucionar tanto la comprensión, que el ser humano tiene de su presente y de su pasado.

El carbono-14 tiene la virtud de que se forma continuamente en la atmósfera superior, por el efecto de los neutrones provenientes de los rayos cósmicos y que inciden sobre los átomos de nitrógeno-14, oxidándose rápidamente en el aire para formar dióxido de carbono y entrar en el ciclo global del carbono.

Las plantas y los animales asimilan el carbono-14 a partir del dióxido de carbono durante toda su vida. Cuando mueren, dejan de intercambiar carbono con la biosfera y su contenido de carbono-14 empieza a disminuir a una tasa determinada por una ley conocida como “decaimiento radioactivo”.

La datación por radiocarbono es, básicamente, un método diseñado para medir la radioactividad residual en materiales orgánicos.

Los químicos han desarrollado tres técnicas principales para medir el contenido de carbono-14 de cualquier muestra: una es el recuento proporcional de gas, otra el recuento de centelleo líquido, y la tercera es la espectrometría de masas con aceleradores.

El recuento proporcional de gas es una técnica convencional de datación radiométrica que cuenta las partículas llamadas beta, emitidas por una muestra dada. Las partículas beta son productos del decaimiento del radiocarbono. En este método, la muestra de carbono se convierte primero en gas de dióxido de carbono de previo, a que la medición con contadores de gas proporcional se lleve a cabo.

El recuento de centelleo líquido es otra técnica de datación por radiocarbono, que fue popular en la década de 1960. En este método, la muestra está en estado líquido y se agrega un contador de centelleo. Éste produce un destello de luz cuando interactúa con una partícula beta. Un recipiente que se le conoce como “vial”, conteniendo una muestra, se pasa entre dos fotomultiplicadores, y solo cuando ambos dispositivos registran el destello de luz, los especialistas realizan el recuento.

La espectrometría de masas con aceleradores (AMS por su sigla en inglés), es un método moderno de datación por radiocarbono que está considerado como la forma más eficiente para medir el contenido de radiocarbono de una muestra. En este método, el contenido de carbono-14 se mide directamente en relación con los isótopos, el carbono-12 y al carbono-13 presentes. El método no tiene en cuenta las partículas beta, sino el número de átomos de carbono presentes en la muestra y la proporción de los isótopos.

Debemos tener claro que no todos los materiales pueden ser datados por radiocarbono. La mayoría, si no todos, de los compuestos orgánicos pueden ser datados. Como dato interesante, algunos materiales inorgánicos, como el aragonito (que es una variación del carbonato de calcio) presente en una concha, pueden ser datados siempre y cuando su formación mineral supusiese la asimilación de carbono-14 en equilibrio con la atmósfera. No vamos a entrar en detalle con este punto, pero es bueno mencionarlo.

La lista a continuación nos muestra los materiales que han sido datados por radiocarbono desde la creación de este método: carbón, madera, semillas, huesos, cuero, turba, barro de lago, suelo, cabello, cerámica, polen, pinturas murales, corales, residuos de sangre, tejidos, resinas, papel o pergamino y agua, entre otros.

Antes de los análisis, se realizan pretratamientos físicos y químicos sobre estos materiales para eliminar posibles contaminantes en su contenido de radiocarbono.

En términos de calidad de los análisis, la norma principal moderna usada por laboratorios de datación por radiocarbono fue el ácido oxálico I que fue obtenido por el National Institute of Standards and Technology (Instituto Nacional de Tecnología y Estandarización) en Maryland, EUA.

Este ácido oxálico se extrajo de la remolacha azucarera en 1955. Alrededor del 95% de la actividad de radiocarbono del ácido oxálico I es igual a la actividad medida de radiocarbono de la norma absoluta de radiocarbono, en una muestra de madera de 1890,que no fue afectada por los efectos de los combustibles fósiles.

Las mediciones con radiocarbono se denominan edad radiocarbónica convencional (CRA, siglas en inglés).

No podíamos dejar de mencionar quién fue el científico que desarrolló este formidable método. Fue el físico químico estadounidense Willard Libby quien dirigió un equipo de expertos después de la II Guerra Mundial, para desarrollar un método que midiese la actividad del radiocarbono y es a él que se le atribuye el haber sido el primer científico que sugirió que el isótopo inestable del carbono, denominado radiocarbono o carbono-14, pudiese existir en la materia viva.

El Dr. Libby y su equipo de científicos publicaron un artículo que resumía la primera detección de radiocarbono en una muestra orgánica. Igualmente, Libby midió por primera vez la tasa de decaimiento del radiocarbono y estableció que su vida media era de 5.568 años.

Por su extraordinaria contribución al conocimiento humano, en 1960Libby fue galardonado con el Premio Nobel de Química, con lo cual se le reconocieron sus esfuerzos en el desarrollo de la datación por radiocarbono.