Nou Estudi De L’Isòtop De Datació De Carboni

Gràcies als combustibles fòssils, la cita amb carboni està en perill. Un científic pot tenir una solució fàcil | Ciència

Fa setanta anys, el químic nord-americà Willard Libby va idear un mètode enginyós per datar materials orgànics. La seva tècnica, coneguda com a datació per carboni, va revolucionar el camp de l'arqueologia.

Ara els investigadors podrien calcular amb precisió l’edat de qualsevol objecte fet de materials orgànics observant quina quantitat de carboni restava i, a continuació, calculant cap enrere per determinar quan havia mort la planta o l’animal del qual provenia el material. Aquesta tècnica, que va obtenir el Premi Nobel a Libby el 1960, ha permès als investigadors tatuatges de data a mòmies antigues , establir que una biblioteca britànica contenia un dels Alcorans més antics del món i esbrinar que el marfil més traficat prové d’elefants assassinats en els darrers tres anys.

Avui en dia, la quantitat de diòxid de carboni que els humans bomben a l'atmosfera de la Terra amenaça de distorsionar la precisió d'aquesta tècnica per als futurs arqueòlegs que mirin el nostre temps. Això es deu al fet que els combustibles fòssils poden canviar l’edat del radiocarboni dels nous materials orgànics actuals, cosa que fa que siguin difícils de distingir dels antics. Afortunadament, la investigació es va publicar ahir a la revista Cartes de Recerca Ambiental ofereix una manera de salvar el treball de Libby i revitalitzar aquesta crucial tècnica de cites: simplement mireu un altre isòtop del carboni.





Un isòtop és una forma d’un element amb un nombre determinat de neutrons, que són les partícules subatòmiques que es troben al nucli d’un àtom que no tenen càrrega. Tot i que el nombre de protons i electrons d’un àtom determina quin element es tracta, el nombre de neutrons pot variar àmpliament entre diferents àtoms d’un mateix element. Gairebé el 99 per cent de tot el carboni de la Terra és carboni-12, és a dir, cada àtom té 12 neutrons al nucli. La camisa que porteu, el diòxid de carboni que inhaleu i els animals i plantes que mengeu estan formats principalment de carboni-12.

quin tipus de sang els agraden els mosquits

El carboni 12 és un isòtop estable, és a dir, la seva quantitat en qualsevol material es manté la mateixa any rere any, segle rere segle. La innovadora tècnica de datació per radiocarboni de Libby va examinar un isòtop de carboni molt més rar: el carboni 14. A diferència del carboni-12, aquest isòtop del carboni és inestable i els seus àtoms decauen en un isòtop de nitrogen durant un període de milers d’anys. El nou carboni 14 es produeix a una velocitat constant a l'atmosfera superior de la Terra, però, a mesura que els raigs solars impacten sobre els àtoms de nitrogen.



La datació per radiocarboni explota aquest contrast entre un isòtop de carboni estable i inestable. Durant la seva vida, una planta pren constantment carboni de l’atmosfera mitjançant la fotosíntesi. Els animals, al seu torn, consumeixen aquest carboni quan mengen plantes i el carboni es propaga a través del cicle alimentari. Aquest carboni té una proporció constant de carboni-12 i carboni-14.

Quan aquestes plantes i animals moren, deixen de prendre carboni. A partir d’aquest moment, la quantitat de carboni-14 en els materials que quedin de la planta o animal disminuirà amb el pas del temps, mentre que la quantitat de carboni-12 es mantindrà inalterada. Per radiocarbonar un material orgànic, un científic pot mesurar la proporció de carboni-14 restant al carboni-12 sense canvis per veure quant temps ha passat des que va morir la font del material. L’avanç de la tecnologia ha permès que les datacions per radiocarboni siguin precises en poques dècades en molts casos.

La datació per carboni és una manera brillant perquè els arqueòlegs aprofitin les formes naturals en què els àtoms decauen. Malauradament, els humans estan a punt de desordenar les coses.



El procés lent i constant de creació de carboni 14 a l'atmosfera superior ha estat nana en els darrers segles pels éssers humans que llancen carboni de combustibles fòssils a l’aire. Com que els combustibles fòssils tenen milions d’anys, ja no contenen cap quantitat mesurable de carboni-14. Així, a mesura que milions de tones de carboni-12 s’enfonsen a l’atmosfera, la relació constant d’aquests dos isòtops s’està interrompent. En un estudi publicat l’any passat, la física Heather Graven, de l’Imperial College de Londres, va assenyalar com aquestes emissions addicionals de carboni distorsionaran la datació per radiocarboni.

El 2050, sembla que les noves mostres de material orgànic tindran la mateixa data de radiocarboni que les mostres de fa 1.000 anys Peter Koehler , l'autor principal del nou estudi i físic a l'Institut Alfred Wegener d'Investigacions Polars i Marines. Les emissions continuades de diòxid de carboni per la combustió de combustibles fòssils distorsionaran encara més les relacions. 'En un parell de dècades, no serem capaços de distingir si alguna edat de radiocarboni que obtinguem o carboni podria ser del passat o del futur', diu Köhler.

Inspirat per la investigació de Graven, Köhler va dirigir la seva atenció cap a l’altre isòtop estable del carboni que es troba de forma natural: el carboni-13. Tot i que el carboni 13 comprèn poc més de l’1 per cent de l’atmosfera terrestre, les plantes prenen els seus àtoms més grans i pesats a un ritme molt inferior al carboni 12 durant la fotosíntesi. Així, el carboni-13 es troba en nivells molt baixos en els combustibles fòssils produïts a partir de les plantes i dels animals que els mengen. En altres paraules, cremar aquests combustibles fòssils també supera els nivells atmosfèrics de carboni-13.

Mesurant si aquests nivells de carboni-13 estan esbiaixats en un objecte que està datat per radiocarboni, els futurs científics podrien saber si els nivells de carboni-14 de l’objecte han estat esbiaixats per les emissions de combustibles fòssils. Un nivell de carboni 13 inferior a l’esperat en un objecte serviria de senyal vermell en què no es podia confiar en la seva data de carboni carboni. Els investigadors podrien ignorar la data i provar altres mètodes de datació de l'objecte.

'Veieu clarament que si teniu un efecte sobre el Carbon-14 que us donaria una signatura d'edat força problemàtica, també teniu aquesta signatura al Carbon-13', va dir Köhler. 'Per tant, podeu utilitzar Carbon-13 per distingir si el radiocarbon està afectat i, per tant, és incorrecte o si no'.

Köhler admet que la seva tècnica no funcionaria per als materials recuperats de zones oceàniques profundes on el carboni és lent per intercanviar amb la resta de l’atmosfera, però creu que ajudarà els futurs arqueòlegs a classificar les restes de la nostra era contaminant.

La paleoclimatòloga de la Universitat de Queen, Paula Reimer, assenyala que sovint no serà necessari mesurar el carboni-13, ja que els arqueòlegs solen utilitzar la capa sedimentària en què es va trobar un objecte per comprovar-ne l’edat. Però, per als objectes que es troben en zones on les capes de la Terra no estan clares o no es poden datar adequadament, aquesta tècnica podria servir de comprovació addicional. El treball de Köhler 'proporciona certa seguretat que [la datació per radiocarboni] seguirà sent útil en mostres individuals en el futur', diu Reimer.

Nota de l'editor: aquest article es va actualitzar per incloure l'afiliació de Peter Köhler.





^