La datación es un conjunto de técnicas que nos proporcionan información sobre la antigüedad de alguna cosa o muestra de interés de diversos materiales, como árboles, granos, restos humanos antiguos o incluso la edad de algunos vinos exóticos. El objetivo de este procedimiento es determinar la edad de algún objeto o suceso de interés, mediante la comparación con objetos de referencia o con el uso de sofisticadas técnicas radioquímicas.
¿Qué es el carbono 14 y cómo funciona?
El carbono-14 es un isótopo de carbono débilmente radiactivo, también se conoce como radiocarbono y es un cronómetro isotópico.
La datación por radiocarbono es solamente aplicable a materiales orgánicos y a algunos materiales inorgánicos (no es aplicable a metales).
Todos los seres vivos, incluido el lienzo de un cuadro (hecho de fibras naturales) o el marco (hecho de madera), absorben carbono de la atmósfera, incluido el carbono-14. El carbono-14 es un isótopo inestable que se desintegra a un ritmo conocido. Cuando las plantas o los animales mueren, dejan de absorber carbono y el carbono radiactivo ya acumulado se desintegra. La edad del material se puede determinar por la cantidad de carbono-14 presente, utilizando AMS para medir la proporción de isótopos de carbono. Esta técnica, conocida como datación por radiocarbono, se utiliza ampliamente para datar fósiles y, más recientemente, se ha aplicado para fechar presuntas falsificaciones de arte.
"La datación por radiocarbono ha sido absolutamente transformadora en el campo de la arqueología, y ahora, con la creciente proliferación de aceleradores, existe la oportunidad de utilizarla más ampliamente también para la autenticación y la procedencia", dijo Aliz Simon, física nuclear del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), especialista en aplicaciones de aceleradores.
Actualmente se emplean tres técnicas diferentes para medir el contenido de radiocarbono en una muestra: con un contador proporcional de gas; con un contador de centelleo líquido; y mediante espectrometría de masas con aceleradores de partículas.
En el primer caso, el carbono obtenido en la muestra se convierte en CO2 y se introduce en un contador proporcional de gas, que mide el número de desintegraciones producidas en la muestra. La medición con contadores de centelleo líquido se popularizó hacia los años 60. En esta técnica, la muestra se disuelve en benceno y se le añade un líquido que centellea cuando se produce una desintegración.
La espectrometría de masas con acelerador de partículas es el método más moderno. En ella, la muestra es ionizada e introducida en un acelerador de partículas.
El químico físico estadounidense Willard Libby dirigió un equipo de científicos en la era posterior a la Segunda Guerra Mundial para desarrollar un método que mida la actividad del radiocarbono. Se le atribuye ser el primer científico en sugerir que el isótopo de carbono inestable llamado radiocarbono o carbono 14 podría existir en la materia viva.
Libby y su equipo de científicos pudieron publicar un artículo que resume la primera detección de radiocarbono en una muestra orgánica. También fue el Sr. Libby quien midió por primera vez la tasa de desintegración del radiocarbono y estableció 5568 años ± 30 años como vida media.
En 1960, Libby recibió el Premio Nobel de Química en reconocimiento a sus esfuerzos por desarrollar la datación por radiocarbono.
La espectrometría de masas con aceleradores (AMS/Accelerator Mass Spectrometry)
Si bien la medición del carbono-14 como técnica se concibió originalmente a finales de la década de 1940 con el uso de contadores de centelleo de líquidos y contadores proporcionales de gases, hoy en día la datación AMS es más utilizada para datar, ya que ha demostrado ser más sensible, ser más rápida y requerir menos muestras.
La datación por AMS consiste en acelerar los iones a energías cinéticas extraordinariamente altas para realizar un análisis de masa. Aunque es más cara que la datación radiométrica, la datación por AMS tiene una mayor precisión y es adecuada para muestras pequeñas.
Además de utilizarse en arqueología y geología, la datación por AMS también se aplica en otros campos como la investigación biomédica y en oceanografía.
Existen dos técnicas de medición de radiocarbono en muestras: a través de datación radiométrica y por espectrometría de masas con aceleradores (AMS). Las dos técnicas se utilizan principalmente en la determinación de contenido de carbono 14 de objetos arqueológicos y muestras geológicas. Estos dos métodos de datación por radiocarbono usan estándares modernos tales como ácido oxálico y otros materiales de referencia y, aunque los dos métodos de datación por radiocarbono producen resultados de alta calidad, tienen principios fundamentalmente diferentes.
Los espectrómetros de masas detectan átomos de elementos específicos de acuerdo a sus pesos atómicos. Sin embargo, no tienen la sensibilidad para distinguir isobaros atómicos (átomos de elementos diferentes que tienen el mismo peso atómico, tal como en el caso del carbono 14 y el nitrógeno 14, el isótopo más común de nitrógeno).
Gracias a la física nuclear, los espectrómetros de masas se pudieron ajustar para separar un isótopo raro de una masa vecina abundante, naciendo así el espectrómetro de masas con aceleradores y un método para detectar el carbono 14 en una muestra, ignorando los abundantes isótopos que inundan la señal de carbono 14.
Un gran ejemplo de la aplicación de la AMS, es la datación que se realizó de la famosa escultura de la “loba capitolina”. La leyenda cuenta que Roma fue fundada por Rómulo y Remo, hermanos gemelos que, tras ser abandonados cuando eran bebés, fueron amamantados por una loba para sobrevivir. La imagen de los niños en las ubres de la loba se ha recreado en innumerables obras de arte a lo largo de miles de años, pero pocas son tan famosas como 'La Lupa Capitolina', la Loba capitolina.
Fundida en bronce, la estatua de 75 centímetros fue descubierta en el siglo XV y en ese momento se creía que tenía más de mil años, es decir, que pertenecía al siglo V. Fue hasta el año 2007 que el análisis realizado con una técnica nuclear (la datación por radiocarbono) sorprendió al mundo al desmentir esa creencia y precisar oficialmente una nueva datación, que establecería la fecha de la obra entre el año 1020 y el 1152 d.C. (siglo XII).
La química es parte fundamental de nuestro día a día, en realidad, somos química y esta ciencia nacida de la alquimia es la causante de que a día de hoy tengamos una de las técnicas de datación más objetivas y fiables. La química ha hecho que la geología y la arqueología sufrieran una revolución que permita conocer más acerca de nuestro pasado y el pasado de la arcaica Tierra.
El radiocarbono y su descubrimiento han dado a la humanidad hitos en la historia que cambian nuestra forma de entender el mundo y nuestro pasado ¿Cuántas cosas quedarán aún por descubrir que el carbono 14 ayude a datar?
Investigación de Claudio Fernández Ortega del Centro de Documentación y Divulgación Científica del ININ.
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Fuentes consultadas:
https://www.gob.mx/inin/es/articulos/tecnicas-nucleares-de-datacion?idiom=es
https://www.radiocarbon.com/espanol/sobre-carbono-datacion.htm
https://www.radiocarbon.com/espanol/acelerador-masa-espectrometria.htm
https://www.iaea.org/bulletin/truth-revealing-atoms-0
https://es.wikipedia.org/wiki/Dataci%C3%B3n_por_radiocarbono
http://www.radiocarbon.eu/about-carbon-dating.htm
https://www.quimicaysociedad.org/datacion-por-carbono-14-la-revolucion-del-radiocarbono/
https://arqueotimes.es/datacion-correcta-de-la-escultura-la-loba-capitolina/