NATURALEZA

El uso de combustibles fósiles confunde algunas medidas de datación por carbono

El carbono es la base de la vida en la Tierra; está en las células de todos los seres vivos. Este elemento viene en varias formas, o isótopos. La mayor parte será la forma estable: carbono-12, que no es radiactivo. Pero algo de eso es carbono-14. Este isótopo es inestable, lo que significa que se descompone, se transforma en otro elemento con el tiempo. Los científicos han podido usar esa descomposición para calcular la edad de los seres que alguna vez vivieron hasta 55,000 años. Pero para los artefactos modernos, el uso de esta datación por carbono se ha vuelto un poco menos confiable. La razón es la quema desenfrenada de combustibles fósiles por parte de la sociedad.

Esos son los hallazgos de un equipo internacional de científicos. Describieron el problema el 19 de julio en la revista. Naturaleza.

Los científicos pueden usar varios elementos diferentes para datar objetos del pasado. Una técnica de datación ampliamente utilizada se basa en la descomposición del carbono-14, similar a un reloj. Mientras los organismos están vivos, el ciclo del carbono asegura que todos tengan aproximadamente el mismo nivel de carbono-14 en sus células. Después de la muerte, las cantidades de carbono-14 comienzan a disminuir gradualmente a medida que los átomos radiactivos en sus tejidos que alguna vez estuvieron vivos comienzan a descomponerse. Sucede muy lentamente. Se necesitan 5.730 años para que sus niveles caigan en un 50 por ciento.

El carbono es abundante en la Tierra. Alrededor del 98,9 por ciento existe como carbono-12, que tiene seis protones y seis neutrones. Otro 1,1 por ciento es carbono-13, que tiene siete neutrones. El isótopo utilizado para la datación por carbono, el carbono 14, que tiene ocho neutrones, representa solo un átomo en un billón. Esta proporción natural de isótopos (carbono-12 a -13 a -14) se había mantenido bastante constante a lo largo del tiempo geológico. ttsz/iStock/Getty Images Más

Los científicos pueden calcular la edad de un material en función de la cantidad de carbono-14 que queda.

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Al principio, esta técnica era útil solo para fechar artefactos bastante antiguos, artículos de entre 10 000 y 50 000 años. No funcionó bien en restos recientes. No se había desintegrado suficiente carbono-14 para poder medirlo fácilmente.

Pero todo eso cambió a mediados del siglo pasado. Desde mediados de la década de 1950 hasta la de 1960, el ejército estadounidense llevó a cabo una gran cantidad de pruebas de armas nucleares en la superficie. (Afortunadamente, estas pruebas terminaron en 1963.) La lluvia radiactiva de esas bombas nucleares aumentó repentina y dramáticamente la cantidad de carbono-14 en o cerca de la superficie de la Tierra. Era como tener una fuente fresca de carbono-14. Un gráfico muy conocido de esto ha sido apodado la «curva de la bomba».

El repentino estallido de carbono-14 adicional de esas pruebas de bombas les dio a los científicos un marcador a tiempo. Después de las pruebas, había suficiente carbono-14 en cosas recientes para poder medir. Ahora, en lugar de usar la descomposición natural del carbono-14 para fechar las cosas, los científicos ahora podrían usar un cambio en el relación de carbono-14 a carbono-12 estable.

un gráfico que muestra cómo han cambiado los niveles de carbono-14 de la Tierra desde 1960 (cuando hubo pruebas de armas nucleares)
La línea negra muestra los datos observados por los científicos. Este gráfico muestra los niveles cambiantes de carbono-14 de la Tierra desde 1930. El pico es el pulso, o «curva de bomba», debido a las pruebas de armas nucleares. La pendiente de la línea de la década de 1930, que muestra los niveles atmosféricos de carbono 14, se habría mantenido baja si no fuera por las pruebas de armas.Michael MacArthur/Escuela de Medicina de Harvard (SITN Boston) (CC BY-NC-SA 4.0)

Esta proporción hizo que la datación por carbono fuera adecuada para analizar obras de arte, muestras de té, un cuerpo no identificado o incluso un colmillo de marfil de elefante encontrado en la parte trasera de un camión.

Los científicos sabían que la señal de carbono 14 de la lluvia radiactiva no duraría para siempre. A medida que el carbono circula a través de los seres vivos, la proporción de este isótopo disminuiría naturalmente con el tiempo. Pero nuevos análisis muestran que su utilidad está terminando mucho antes de lo que hubiera sido sin las crecientes emisiones recientes de contaminantes a base de carbono debido al uso generalizado de combustibles fósiles.

El problema de los combustibles fósiles

Los combustibles fósiles como el carbón y el petróleo provienen de organismos antiguos. Debido a que tienen millones de años, no contienen carbono-14. (De hecho, todo prácticamente desapareció en 50.000 años).

Entonces, al quemar estos combustibles, la gente ha estado sembrando la atmósfera con más y más carbono-12. Esto ha diluido el carbono-14 en el medio ambiente. El resultado es que la proporción de carbono-14 a carbono-12 se ha ido haciendo cada vez más pequeña.

Heather Graven es una científica atmosférica. Trabaja en el Imperial College London en Inglaterra. Graven dirigió el equipo que midió el efecto del uso de combustibles fósiles en esta proporción. Esa proporción de carbono-14 a carbono-12 actúa como una marca de tiempo para las cosas que murieron después de las pruebas de armas, explica. Si la proporción de carbono-14 en algo es más alta que en elementos similares anteriores a la Revolución Industrial (principios del siglo XIX), «entonces sabes que este material es de los últimos 60 años», explica Graven.

La científica atmosférica Heather Graven describe cómo su equipo monitorea los gases de efecto invernadero en la atmósfera en Londres, Inglaterra.

Su equipo ahora informa que esta proporción ha disminuido mucho más rápido de lo esperado. De hecho, ahora ha vuelto al punto en el que estaba antes de las pruebas de la bomba.

Lo que esto significa, dice, es que “el efecto de los combustibles fósiles realmente se está imponiendo”. Con cada año, esta marca de tiempo de carbono para fechar objetos relativamente recientes se ha vuelto un poco más difícil. Ha llegado al punto “donde las cosas nuevas pueden parecer viejas”, dice. Por lo tanto, los científicos no podrán usarlo para fechar de manera concluyente restos recientes. La datación por carbono podría asignar cualquier edad, desde un año hasta 75 años, a la misma edad aparente, informa el equipo de Graven.

Los forenses y más podrían sufrir

Bruce Buchholz es químico en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California. Allí, ha utilizado la curva bomba para resolver algunas cuestiones básicas de biología. Por ejemplo, la proporción de carbono le ha ayudado a determinar qué estructuras corporales (como los músculos) pueden repararse por sí mismas y cuáles no (como el tendón de Aquiles y el cristalino del ojo).

Él también ha observado una caída en la confiabilidad de la datación por carbono para tejidos relativamente «jóvenes». Inicialmente, esa caída parecía deberse a la mezcla normal del exceso de carbono-14 de las bombas en la atmósfera y los océanos. Pero en los últimos 10 a 20 años, dice, el problema con la datación por carbono ha sido impulsado cada vez más por la quema de combustibles fósiles.

Los científicos están viendo, en tiempo real, el impacto que está teniendo la quema de combustibles fósiles en su capacidad para hacer buena ciencia. Explica Buchholz, «perder esta técnica podría hacer que una muestra sea contemporánea [new] Parece que es de la época anterior a la bomba.

A finales de este siglo, añade Graven, la proporción de carbono-14 será equivalente a la que era hace 2.500 años.

Los científicos han podido usar esta técnica para marcar con mucha precisión elementos de un punto muy corto y muy reciente en la historia. Graven dice que los científicos sabían que la utilidad de la datación por carbono sería de corta duración. Pero ahora, dice, su equipo ha demostrado que no es algo que se espere en un futuro lejano: “Está sucediendo ahora”.

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