Cómo medimos el tiempo II. EL CARBONO 14.

Siempre que vamos a un museo o yacimiento en las cartelas que acompañan a las piezas aparece una fecha, ¿cómo sabemos cuántos años tenía? Hay diferentes métodos que ya os mencionamos en la primera parte Cómo medimos el tiempo I.

En este artículo queremos acercaros al Carbono 14, un método de datación muy conocido y empleado, pero ¡SÓLO SIRVE PARA RESTOS DE ORIGEN ORGÁNICO! Es decir, para aquellos restos que formaron parte de un ser vivo como pueden ser carbones procedentes de plantas o los huesos procedentes de animales. También podemos datar objetos realizados a partir de estos materiales como puede ser el papiro o las ropas.

¡Ahora retrocedamos en el tiempo por un momento y recordemos las clases de física y química del instituto!

Si en esa clase estabais sufriendo un ataque de hormonas y mirabais a otro lado que no fuera a la pizarra, aquí os explicamos brevemente la historia del Carbono.

Imagen extraída de Biografías y vidas.

Para no complicarlo, todos sabemos que los átomos están compuestos de una carga positiva que son los protones, de una negativa, que son los electrones y de otra neutra, que son los neutrones.

El Carbono es un elemento que está en los seres vivos, como todo elemento puede ser estable o inestable, todo depende de los isótopos que lo compongan.

Así pues, tenemos dos isótopos estables que son el Carbono 12 y el 13, y uno inestable el 14 que va desintegrándose siguiendo una pauta temporal. Este último tiene un origen diferente a los otros dos, para encontrarlo debemos ir al ESPACIO.

Veréis, en la atmósfera terrestre hay un montón de Nitrógeno 14 que se ve sometido a constantes radiaciones producidas por los Rayos Cósmicos.

En el momento en el que un átomo de Nitrógeno 14 que pasaba por allí, choca con uno de estos rayos su composición cambia.

Los rayos antes mencionados están cargados de protones y al chocar con los átomos de Nitrógeno desplazan un neutrón que va a parar a otro átomo de Nitrógeno que también estaba por allí.

Queda así un átomo de carbono 14 con seis protones y atención, quedaros con este dato: ¡OCHO NEUTRONES! Porque lo vamos a retomar.

Ahora sigamos con la historia de los átomos flotando en nuestra atmósfera…

Nuestro nuevo elemento, el Carbono, vaga por la atmósfera hasta que se junta con dos moléculas Oxígeno, dando lugar al…Dióxido de Carbono o CO2.

Este Dióxido de Carbono es absorbido por las plantas entrando así en la cadena trófica.( Esto ya es de nivel de primaria, si estabais mirando el reloj desesperados por salir o, a las musarañas os dejamos una imagen aclaratoria).

Imagen extraída de Wikipedia.

Este Carbono se va acumulando en los seres vivos hasta que morimos y esta cantidad de Carbono coincide con la que había en la atmósfera en el momento que dejamos de consumirlo.  En la naturaleza el 98,89 % es Carbono 12, y un 1,11 % es Carbono 13, ambos estables, y, ¿cuánto hay de Carbono 14? Pues un 0,0000000001% o, de forma abreviada: 1x10E-10.

¿Por qué este ínfimo isótopo es importante? ¿Os acordáis de los 8 neutrones? Pues a diferencia del Carbono 12 y 13, el Carbono 14 es inestable y eso quiere decir que es radiactivo. Como sabréis toda la materia tiene tendencia a volver a su estado natural, incluyendo el Carbono 14, que va a ir desintegrándose, es decir, emitiendo radiación hasta intentar volver a su estado estable que era el Nitrógeno 14.

Imagen extraída de EHU.

Esta desintegración se hace de un modo constante y fue el señor Willard Liby encontró la pauta que nos permite datar los restos orgánicos.

Durante la II Guerra Mundial, el señor Liby fue encargado del estudio de la separación los isótopos de Uranio, con los que se fabricarían las bombas atómicas, este nobel de Química estudió la radioactividad en los tejidos vivos ¡Y SE TOPÓ CON EL CARBONO 14!

Willard Liby estableció una especie de  “reloj atómico” cuya fecha tope era 1950 (luego veremos qué problema tiene esto).

Si medimos la cantidad de isótopos de Carbono 14 que quedan en nuestra muestra y los comparamos con las cantidades de Carbono 12 y 13 que son las que había en el momento de morir, podemos averiguar qué cantidad falta de Carbono 14.

Si el Carbono 14 tiene periodo de desintegración de unos 5700 años se puede calcular cuántos años tenía en origen nuestra muestra.

Para ello necesitamos máquinas para la contabilización de Carbono que tiene nuestra muestra y concretamente cuánto de cada isótopo tiene. Estás son dos, dependiendo de nuestro tipo de muestra y sobre todo, del dinero que se tenga, se optará por un método u otro:

Radiométrico por Espectrometría de Centelleo Líquido (LSC):

  • Muestra grande (5 a 10 g).
  • Mejor control de contaminación .
  • Análisis tarda semanas.
  • Máxima edad  30,000 años.
  • Se logra precisión de ± 20 años.
  • Tecnología con décadas de desarrollo.
Espectrometría de Aceleración de Masas  (AMS)

  • Muestra pequeña (30mg a 3 mg)
  • Alta probabilidad de contaminación
  • Se determina el número de átomos de 14C
  • Tiempo de análisis corto
  • Máxima edad 60,000 años
  • Tecnología nueva y muy costosa

 

LOS ARQUEÓLOGOS DEBEN TENER MUCHO CUIDADO AL TOMAR LAS MUESTRAS, SI SE CONTAMINAN LOS RESULTADOS SERÁN ERRÓNEOS.

Para afrontar la problemática del Carbono 14 ya os comentamos que la fecha tope de este “reloj atómico” es 1950. ¿Por qué? Pues debido a  un consenso internacional se decidió esta fecha en homenaje a Willard Liby.

Gracias a las muestras que Liby guardó como referente podemos tomar la cantidad que había en 1950 y compararla con la de nuestra muestra.

Para hacer una calibración entre la estimación que hizo Liby en 1950 y los resultados actuales se recurre a la calibración, es decir, se obtienen varias dataciones mediante el Carbono 14 u otro método y se corrigen las divergencias que surgen tomándose las muestras que menos desfase dan.

Problemas y limitaciones de este método de datación:

Las explosiones de las bombas atómicas y la constante emisión de dióxido a la atmósfera, la concentración de Carbono en nuestra atmósfera ha aumentado, con lo cual nuestros análisis varían y en un futuro este sistema de datación dejará de ser efectivo.

Otra limitación es la vida del carbono 14, este se va desintegrando y cuando no queda carbono en el resto que encontremos ya no podemos datarlo, todo aquello que tenga más de 60.000 años no puede datarse con fiabilidad mediante este método.

Y PARA LOS VALIENTES OS DEJAMOS UN CASO PRÁCTICO:

PARA CALCULAR LOS AÑOS QUE TIENE LA MOMIA DE LOS ALPES, ÖTZI, OS DEJAMOS LA FÓRMULA UNA VEZ RECOGIDA LA MUESTRA Y ANALIZANDO POR AMS LA CANTIDAD DE CARBONO 14 QUE TIENE:

DATOS RADIOLÓGICOS
ACTIVIDADES DEL CARBONO 14:

A0: 250 Bq

A:132 Bq

P: 52’67% del 14C inicial

T= periodo de desintegración del Carbono 14: 5730 años
LN2= Logaritmo neperiano: (-0,693)

FÓRMULA A APLICAR:

¿Hace cuántos años murió ÖTZI? Poned la solución en los comentarios.

Referencias:

Carbonell, E (coord): Homínidos. Las primeras ocupaciones de los continentes. Ariel, 2011.

Carmen Herranz García

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