NATURALEZA

La datación radiactiva ayuda a resolver misterios

Descubres un hueso fosilizado y quieres saber cuántos años tiene. Puedes comenzar usando las capas de roca cercanas para hacer una buena suposición sobre la edad del fósil. Tal vez esas pistas te digan que las rocas tienen entre 30.000 y 50.000 años. Eso es un gran rango. Afortunadamente, la ciencia de la datación radiactiva puede ofrecer una herramienta de medición más precisa para el hueso mismo.

La clave es comprender la velocidad a la que se desintegra un elemento radiactivo.

Todos los elementos de la tabla periódica tienen isótopos. Estas son variaciones de la forma habitual de un elemento que contienen el mismo número de protones pero un número diferente de neutrones. Los científicos conocen 254 isótopos estables no radiactivos. Algunos isótopos ocurren naturalmente. Otros emergen solo bajo condiciones especiales en un laboratorio. Algunos isótopos naturales y todos los isótopos fabricados en laboratorio son inestables, son radiactivos. Las fuerzas dentro de ellos están tratando de deshacerse de algo de masa (y energía) extra. Eventualmente esas fuerzas ganan. Y esto sucede a un ritmo predecible, similar al de un reloj. Eso se llama la tasa de decaimiento.

Conocer esta tasa de descomposición permite a los científicos observar algo, como ese hueso fosilizado, y medir su edad. Comienzan midiendo las cantidades de formas estables y radiactivas de un elemento en el objeto. Luego comparan cuánto del isótopo radiactivo original se ha transformado en sus productos de descomposición. Usando las matemáticas, los científicos pueden calcular cuánto tiempo hace que comenzó la descomposición. Esa es la edad del objeto.

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Hay muchos elementos que los científicos pueden utilizar en este tipo de estudios. Uno de los más comunes es el carbono.

una ilustración que muestra cómo se puede formar un isótopo de carbono-14
Esta imagen muestra un neutrón (n) chocando contra un átomo de nitrógeno (14NORTE). El nitrógeno normalmente estable ahora es inestable y debe decaer inmediatamente. Para ello, se divide. Al desprenderse un protón (p), ahora se convierte en un átomo de carbono (14C). Este isótopo de carbono se llama carbono-14. PeterHermesFurian/istock/Getty Images Plus

Todos los tejidos vivos contienen carbono. La mayor parte de ese carbono es carbono-12. Tiene seis protones y seis neutrones. Pero una pequeña parte de ese elemento será carbono-14, que tiene ocho neutrones. Esa forma es radiactiva. Se conoce como radioisótopo. Todos los seres vivos contienen aproximadamente la misma cantidad de este carbono en sus tejidos. El carbono-14 en descomposición se repone constantemente a través del ciclo del carbono. Solo una vez que una criatura muere, la proporción de carbono-14 en sus restos comenzará a disminuir debido a la descomposición radiactiva. Es por eso que medir el carbono-14 en un hueso fosilizado puede mostrar cuánto tiempo hace que murió una criatura.

El carbono-14 tiene una vida media de 5.730 años. Durante cada lapso de tiempo, la mitad de este radioisótopo en un hueso se descompondrá en nitrógeno-14. Esa forma de nitrógeno (siete protones, siete neutrones) es estable y no radiactiva. Entonces, la cantidad del radioisótopo inicial se reduce a la mitad en 5.730 años. Después de 11.460 años, dos vidas medias, se redujo a una cuarta parte de la cantidad inicial. Y cada 5.730 años después de eso, el valor del carbono-14 se reducirá a la mitad nuevamente.

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un gráfico que muestra cómo una muestra radiactiva disminuye en material durante cada vida media
Este gráfico simple traza el porcentaje de muestra radiactiva que queda al final de cada una de sus primeras 10 vidas medias. Es fácil ver qué tan rápido la muestra original disminuye con cada vida media. Después de 10 vidas medias, queda menos del 0,1 por ciento del original. Los últimos tres no son realmente cero, simplemente son demasiado pequeños para mostrar su distancia desde cero.t.muro

Haciendo buen uso de esta decadencia

Bruce Buchholz trabaja en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California. Químico forense, utiliza el carbono 14 para resolver misterios, como si alguna obra de arte es una falsificación. También ayuda con los acertijos del crimen, como cuando la policía necesita saber hace cuánto tiempo murió alguien. “Lo maravilloso de usar carbono-14”, señala, “es que todo lo que está vivo absorbe carbono. Es como si todo estuviera etiquetado”.

Pero el carbono no sirve para fechar todo para siempre. Los científicos elegirán un radioisótopo específico como medida de tiempo, en función de su vida media. (Esto es similar a cómo un carpintero puede elegir qué destornillador o cincel sacar de una caja de herramientas en función del proyecto para el que se utilizará).

Por ejemplo, se utilizó la datación por carbono 14 para determinar que las envolturas de tela de un toro momificado en Egipto tenían alrededor de 2050 años. Esto coincide con otros registros históricos de las pirámides. Pero para obtener la edad de otra muestra de África que contenía ceniza volcánica, los investigadores tuvieron que usar un elemento diferente: el potasio. El potasio-40 tiene una vida media de 1200 millones de años, lo que lo convirtió en una opción mucho mejor para datar la ceniza, que resultó tener 1,75 millones de años. Si los científicos hubieran intentado usar carbono-14, no habrían encontrado ninguno. Todo habría decaído y desaparecido hace mucho tiempo.

Algunos radioisótopos son extremadamente raros o peligrosos. Eso podría hacerlos poco prácticos incluso si su vida media fuera una buena coincidencia para el objeto que se está estudiando. Otros, como el carbono 14, están fácilmente disponibles y cuentan una historia clara. Puede mostrar si ese hueso fosilizado que descubriste es de una criatura del bosque que murió hace 800 años, y no de un dinosaurio que vio su fin hace 80 millones de años.

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