El método de datación mediante carbono 14, basado en la radiactividad, está detrás del impulso que tuvo el conocimiento del pasado en el siglo XX y aún es el más utilizado para conocer la edad de cualquier resto orgánico con menos de 60.000 años

ROSA M. TRISTÁN (Publicado en ESTRATOS)

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Cuando los químicos norteamericanos Martin Kamen y Sam Ruben bombardearon un fragmento de grafito en un acelerador de partículas, buscando un átomo que les permitiera conocer mejor la fotosíntesis, no se esperaban que el resultado fuera un isótopo radiactivo sintético muy distinto al que buscaban: habían descubierto el carbono 14, el mismo que de forma natural se produce en la atmósfera con el bombardeo de átomos de nitrógeno por los rayos cósmicos.

Kamen y Ruben tampoco llegaron a sospechar entonces que aquel inesperado descubrimiento abriría las puertas al pasado de la Humanidad como lo ha hecho, pues hoy, 75 años después, sigue siendo el método más utilizado en el mundo para saber con precisión a qué fecha pertenece cualquier material orgánico, ya sea un fósil, una fragmento de madera, un pergamino o una semilla.

Durante ocho años desde aquel hallazgo, el comportamiento del carbono 14 fue un misterio para la ciencia. Hubo que esperar a que el físico Willard Libby, el 12 de julio de 1948, descubriera que aquel hallazgo de sus compatriotas tenía una capacidad asombrosa como reloj con marcha atrás. Ocurrió casi al final de la Segunda Guerra Mundial, poco antes del lanzamiento de unas bombas atómicas en cuyo desarrollo había participado el propio Libby. Aquel día de verano llegó a sus manos un pedazo de madera de acacia que había pertenecido a la tumba del faraón Zoser, de la III Dinastía. Por datos indirectos, los arqueólogos pensaban que tenía 4.650 años de antigüedad, pero Libby descubrió contando átomos de carbono 14 que en realidad tenía 3.979 años, una precisión asombrosa para la época. Hoy todas las momias se datan con un sistema gracias al cual en 1960 consiguió el Nobel de Química.

En realidad, unos años antes el propio Libby ya había revelado los mecanismos de formación de este isótopo a través de reacciones nucleares en la atmósfera, generadas por los rayos cósmicos. El carbono-14 así producido se esparce por la atmósfera y reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono, que luego absorben las plantas en la fotosíntesis. De esta forma, el C-14 entra en la cadena alimentaria, pues de las plantas y de ahí, se transmite transmite a los animales. Es un proceso que tiene lugar a lo largo de toda la vida, por lo que su nivel es constante en todos los tejidos. En realidad, la proporción de carbono-14 en los seres vivos es similar a la atmosférica: aproximadamente, uno de cada billón de átomos de carbono es carbono-14.

Cuando el organismo muere, ese proceso de transmisión se interrumpe y entonces mpieza a disminuir su cantidad por agotamiento. Libby determinó que el periodo de semidesintegración o semivida del isótopo eran 5.568 años, una cifra que posteriormente se ha precisado más, hasta fijarse hoy en 5.730 años. Como se conoce la proporción inicial de carbono-14, es decir la que había en la atmósfera antes de morir ese organismo, es posible determinar el tiempo transcurrido desde la muerte de un ser vivo midiendo la que queda en los restos.

Con todo, como método de datación tiene algunas limitaciones. La más importante es que sólo es posible utilizarlo con restos orgánicos de hasta 60.000 años de antigüedad. En los más antiguos, la cantidad de carbono-14 es tan insignificante que resulta imposible conseguir unos resultados medianamente precisos. Es un margen de error que varía entre 40 y cientos de años, en función de la antigüedad de las muestras.

LAS PRUEBAS NUCLEARES

Otro problema con el que se encontraron los investigadores es que la concentración de C-14 en la atmósfera , que durante decenas de miles de años fue prácticamente inalterable, ha tenido alteraciones en los últimos 100 años. Por un lado, con la Revolución Industrial comenzó a liberarse carbono que estaba bajo tierra, un proceso que continúa acelerado, afectando las mediciones. Pero el cambio más importante se produjo a partir de 1950, debido a que las pruebas nucleares que de desarrollaron durante la Guerra Fría duplicaron su concentración natural.

La referencia atmosférica dejó de ser válida para las muestras orgánicas muertas a partir de entonces. A mediados de la década de los 90, el nivel de C-14 aún era un 20 % superior al de 1950, así que desde entonces se tomó como patrón de referencia las medidas de madera ese año, que se encuentra en el  Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de EEUU.

“Lo cierto es que el conocimiento de la historia de la vida en la Tierra dio un salto espectacular con el descubrimiento de la radioactividad y del carbono 14. Antes no teníamos fechas fiables para las muestras. Teníamos una escala con tiempos geológicos relativos. Ahora, cualquier material orgánico con carbono puede datarse y cada vez con más rapidez y menos cantidad de muestra”, apunta Josep María Parés, coordinador de Geocronología en el Centro Nacional de Investigación en Evolución Humana (Cenieh).

Parés es investigador del Proyecto de Atapuerca, donde en dos yacimientos se ha utilizado este método de datación, en El Portalón de Cueva Mayor y en El Mirador, donde ha restos humanos de hace menos de 10.000 años. “Utilizamos restos vegetales asociados a los fósiles, pues tiene menos complicaciones en su tratamiento que los huesos. En Cueva Mayor encontramos que en las estalactitas había restos del hollín de las hogueras que los antepasados prendieron en el interior. Lo más crítico del proceso es la preparación y recogida de las muestras para evitar contaminaciones si se quiere obtener un buen resultado. Las manipulaciones pueden dar lugar a grandes errores.”, explica el investigador.

 

El siguiente paso es llevarlas a un laboratorio, donde se realiza el análisis, por dos caminos distintos. El clásico, el mismo que utilizó Liby, es la datación radiométrica, que detecta cómo decae la radioactividad, es decir, como disminuyen los átomos de C-14 en la muestra, comparándolos con los que había cuando estaba viva. Pero se necesita una muestra grande, al menos 10 gramos, si se quieren tener datos fiables. Y requieren tiempo, pues hay que esperar a que tenga lugar la semidesintegración (unos 15 átomos por minutos).

La segunda técnica, más utilizada hoy, es la Espectometría de Masas con Aceleradores (AMS, por sus siglas en inglés) de partículas. En este caso, sólo se precisan unos miligramos, que primero se convierten en grafito y luego se bombardean con iones pesados, lo que permite medir las concentraciones al margen de la radioactividad natural. “En general, los arqueólogos y paleontólogos prefieren ahora usar los AMS, porque no tienen que destruir tanto material y, además, se puede tener una fecha muy aproximada en sólo una hora”, reconoce Javier Santos, investigador del Servicio de Datación de Carbono 14 del Centro Nacional de Aceleradores (CNA-CSIC), ubicado en Sevilla.

Esta instalación, inaugurada en 2007, es la única con AMS que existe en España. También en la Universidad de Barcelona se datan muestras, pero por el sistema de radiocarbono. y uno de los dos únicos lugares donde se realizan dataciones con Carbono 14 en el país, así que, en un país con tanto pasado por descubrir, son muchos los investigadores que recurren a instituciones extranjeras. “Nosotros no damos abasto, realizamos unas 700 dataciones al año, muchas relacionadas con arqueología, pero también nos piden análisis de sedimentos para estudiar el origen de los suelos, su evolución, para investigaciones geológicas y medioambientales”, explica Santos.

Santos reconoce que los aceleradores, que comenzaron a conocerse en la década de los 80, han supuesto una gran evolución técnica. “Los primeros de los años 80 eran máquinas de grandes dimensiones, de hasta 50 metros de largo, pero a mediados de los 90 comenzaron a desarrollarse aceleradores mucho más pequeños, de medio millón de voltios, y ahora la mayoría son de siete u ocho metros. Siguen suponiendo una gran inversión, pero en los últimos 60.000 años han cambiado mucho la vida en la Tierra y estos átomos nos ayudan a averiguarlo”, concluye

APOYO: DE LA SÁBANA SANTA A LOS NEANDERTALES

Son infinidad los misterios que ha revelado este isótopo desde los años 50, pero sin duda uno de los más conocidos es el del Lienzo de Turín o Sábana Santa, que según la Iglesia Católica envolvió el cuerpo de Jesucristo. En 1988, con autorización del Vaticano, los laboratorios de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, la Universidad de Oxford y la de Arizona realizaron, de forma separada, tres pruebas de datación por radiocarbono con pequeños fragmentos del sudario. Y los tres concluyeron que aquel lino era de la Edad Media, entre los años 1260 y 1390, unos resultados que se publicaron en la revista científica Nature y levantaron mucha polémica, pues ponía en duda la autenticidad de una de las reliquias más valiosas de esta doctrina.

Fue tal la repercusión, que años después se encargó otra investigación que contrarrestara los datos del C-14, pero la fiabilidad del nuevo estudio siempre quedó en entredicho.

En España, uno de los casos que más repercusión ha tenido fue la datación de los fósiles de neandertales de la cueva asturiana de El Sidrón. En una primera prueba se les otorgó una fecha de 10.000 años, tan “aberrante”, llegó a señalar el coordinador del yacimiento, Marco de la Rasilla, que ni siquiera se hizo pública. Tiempo después, el equipo recurrió al laboratorio de Oxford, donde cuentan con un AMS. Allí se les otorgó una antigüedad mucho más ajustada: aquellos humanos ocuparon la cueva hace 49.000 años, mil años arriba o abajo. Había habido un problema de contaminación.

También se utilizó este sistema en otro caso famoso: Ötzi, la momia de un hombre que vivió hace unos 5.300 años y que fue descubierta en 1991 por unos alpinistas alemananes en la frontera entre Austria e Italia. En un primer momento, debido a su excdelente estado de conservación se pensó que podía tratarse de algún montañero que en el pasado había fallecido en la cordillera, y quedó sepultado para siempre en el hielo. Gracias al Carbono 14 se reveló, para sorpresa de la comunidad científica, que se trataba de un individuo del Neolítico europeo, la momia más antigua del continente.

Se inició entonces una exhaustiva investigación de todo el equipamiento que llevaba, que ha permitido conocer muchos detalles de cómo era la vida de los grupos humanos que vivían en la zona: cómo era la ropa y los zapatos con los que se protegían del frío, los tatuajes que se ponían en la piel, los hongos medicinales que utilizaban para las infecciones, así como el ‘kit’ de herramientas con el que emprendían un viaje como el que realizaba Ötzi cuando le pilló la muerte.