La datación por Carbono 14, la cronología del pasado

Williard Frank Libby (1908-1980), químico norteamericano y Premio Nobel de Química en 1960, inventó el método de datación de objetos arqueológicos orgánicos del Carbono-14. La aparición de este método poco después de la II Guerra Mundial supuso una auténtica revolución en el mundo de la arqueología, puesto que, gracias al mismo, fue posible obtener fechas absolutas a partir de materias orgánicas y de este modo se pudo establecer un cuadro cronológico fiel de la prehistoria. El objetivo del presente artículo es explicar de modo sencillo en qué consiste el método de datación por Carbono 14 y sus posibles aplicaciones.

   Si partimos del origen atómico de todo cuanto existe, materialmente hablando, debemos saber que cada átomo de la tabla periódica tiene sus hermanos (llamados isótopos) que se comportan químicamente igual pero difieren ínfimamente en su masa.

   Por ejemplo, si hablamos del átomo de carbono, se sabe que tiene varias formas o hermanos (isótopos); el más común es el Carbono 12, que es un átomo estable.

   Su núcleo tiene 6 neutrones y 6 protones. Tiene hermanos inestables (radiactivos), entre los que destaca el Carbono 14, que tiene 6 protones y 8 neutrones -este exceso de neutrones le hace ser inestable, y hará lo posible para volver a un estado estable.

 

   De todos los tipos de átomos que existen en la tierra: carbono, nitrógeno, potasio… un pequeño porcentaje casi despreciable es radiactivo; por ejemplo, es conocido ampliamente por todos que comer plátanos es bueno porque tienen mucho potasio, pues bien, un pequeño porcentaje de ese potasio es radiactivo, y así podríamos poner multitud de casos.

   La atmósfera de la Tierra está formada fundamentalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). A las capas altas de la atmósfera llegan partículas altamente energéticas procedentes del Sol (viento solar) y del resto del universo (rayos cósmicos). Cuando estas partículas altamente energéticas chocan con el aire se produce, entre otros muchos efectos, que parte del Nitrógeno 14  -que es el nitrógeno «normal» y que más abunda en la tierra- se convierta en Carbono 14.

   De la alta atmósfera pueden llegar neutrones altamente acelerados, procedentes mayoritariamente de los rayos cósmicos. A veces, cuando el neutrón choca con el núcleo del Nitrógeno 14, desplaza un protón y se queda en el núcleo. Es decir, el Nitrógeno 14 que tenía 7 protones y 7 neutrones, se queda con 8 neutrones y 6 protones. Las propiedades químicas de un elemento las define el número de electrones, que siempre coincide con el de protones, para que el átomo sea neutro. Por tanto, ese «nitrógeno» con 2 neutrones de más, se comporta como Carbono. Como el número de neutrones (8), más el de protones (6) suman 14, se le llama Carbono 14.

   El Carbono 14 químicamente se comporta igual que el Carbono 12 ( 6 neutrones + 6 protones), por tanto es capaz de formar parte de compuestos como el dióxido de carbono que respiran todos los seres vivos. Pero es inestable, o dicho de otro modo: es radiactivo, ya que tiene neutrones en exceso.

    Un elemento radiactivo se desintegra sin intervención de nadie a una velocidad constante. Esa velocidad se suele medir como período medio de desintegración, que es el tiempo en el que la mitad de los átomos existentes se han transformado. Un ejemplo: si tenemos cien átomos de Carbono 14, la vida media es lo que tardan en desintegrarse 50 átomos. El Carbono 14 al desintegrarse produce N14. Su vida media es de 5.730 años.

   Los seres vivos respiramos mientras estamos vivos, pero dejamos de hacerlo al morir. Mientras respiramos, estamos incorporando CO2 a nuestras células, así pues,  recibimos una mezcla de Carbono 14 y Carbono 12 -puesto que son isótopos o «hermanos» de un mismo elemento, pero en distintas proporciones, como hemos dicho antes el Carbono 14 o hermano radiactivo está en un porcentaje muy pequeño-.

   Al morir, el C14 continúa desintegrándose, sin embargo el C12, al ser estable, permanece igual; por tanto,  el cuerpo deja de absorber carbono, quedándose con el que tenía, pero cada día, por desintegración radiactiva, va teniendo menos Carbono 14. Midiendo la cantidad de Carbono 14 que tiene un tejido, y comparándola con la de Carbono 12, se puede conocer su edad -el tiempo que ha pasado desde que dejó de absorber carbono-.

   Sabiendo, pues, la diferencia entre la proporción de Carbono 14 que debería contener un fósil si aún estuviese vivo -semejante a la de la atmósfera en el momento en el que murió- y la que realmente contiene, se puede conocer la fecha de su muerte.

   El método no deja de tener limitaciones, ya que las muestras cuya edad se va a medir pueden contaminarse; por ejemplo, árboles vivos, al borde de una carretera de mucho tráfico, han sido datados por el Carbono 14 como si tuvieran una edad de millones de años. ¿Por qué? Porque el humo de los escapes de los coches les han introducido carbono fósil  de muchos millones de años (los del petróleo), que ha contaminado la muestra.

   Hoy en día nos encontramos ante un debate abierto sobre los límites de este método, gente a favor y gente diametralmente opuesta, y la ciencia sigue avanzando a pasos agigantados.

 

Mar Cerbera