La datación por radiocarbono es un método importante en el terreno de las ciencias auxiliares de la historia. Conocer la cronología de un objeto puede ser vital para analizar y estudiar un fenómeno histórico. En este artículo te voy a explicar en qué consiste este método de datación mediante el Carbono 14. También te introduciré un poco en el origen histórico de este método de datación y en sus características básicas. Tras leer este artículo espero que tengas pocas dudas sobre este método.
La Cronología y la historia
En el estudio de la historia es importante el conocimiento de la respuesta a la pregunta ¿Cuándo? Para conocer esa variable tiempo se dispone de la Cronología.
¿Qué es la Cronología? La Cronología es la disciplina científica encargada de estudiar las divisiones del tiempo, establecer periodos temporales y clasificar los acontecimientos siguiendo el orden en que sucedieron. Para conseguir estos objetivos la Cronología emplea los métodos de datación, que permiten situar en el tiempo un acontecimiento histórico.
Datación absoluta y datación relativa
Los métodos de datación en el ámbito de la Cronología se han dividido tradicionalmente en dos grupos:
- datación relativa. Esta determina un orden cronológico sin recurrir a una escala temporal
- datación absoluta. Determina la edad respecto a una escala temporal específica, como puede ser un calendario fijo.
El método de radiocarbono sería un método isotópico que se encuentra dentro del grupo de métodos de cuantificación y que tradicionalmente se ha encuadrado dentro de la datación absoluta. En los apartados siguientes se explicará en qué consiste este método
¿Qué es el método de datación por radiocarbono?
La datación por radiocarbono es una técnica analítica empleada para la determinación de la datación de acontecimientos basada en la medida del contenido del isótopo 14C presente en el carbono de un material. Es por tanto un método objetivo basado en el análisis cuantitativo de un elemento atómico.
Principios del método de datación por radiocarbono
El método de datación por radiocarbono, al igual que los otros métodos isotópicos, tiene su origen en el descubrimiento de la radioactividad.
Su funcionamiento se basa en los isótopos de un elemento, que son inestables, por lo que con el paso del tiempo van disminuyendo, dando lugar a otros elementos. Esto ocurre, por ejemplo, con el Carbono.
Historia y origen del método de datación del Carbono 14.
¿Cuándo se obtuvieron las primeras dataciones mediante el método de radiocarbono? En el caso del radiocarbono, fue el químico americano Willard Libby quien publicó en 1949 las primeras fechas radiocarbónicas. Gracias a estos estudios Willar Libby obtuvo el premio Nobel de Química en 1949, lo que demuestra la importancia de este hallazgo.
Libby se percató de que las partículas subatómicas que bombardean la Tierra reaccionan con los átomos de nitrógeno de la atmósfera para producir el isótopo Carbono 14, también llamado radiocarbono.
Este isótopo se oxida a 14CO2 una vez generado. Como tal se distribuye por el planeta, siendo absorbida una pequeña parte por las plantas. De ahí pasa al resto de seres vivos a través de la cadena alimentaria.
Figura 1. Formación y decaimiento del carbono 14. Autor. C14_methode_physikalische_grundlagen. Fuente: Wikimedia Commons
Mientras el organismo vive, sus procesos mantienen la proporción del isótopo de Carbono 14. Cuando fallece el organismo, el contenido en radiocarbono comienza a reducirse por su carácter inestable.
Por esta razón el evento radiocarbónico se define como “el momento en el que una sustancia que contiene carbono es aislada de la reserva de la que obtiene el carbono”. Es decir, el reloj radiocarbónico se inicia cuando fallece el organismo analizado.
El método de datación por radiocarbono de Libby
Libby logró diseñar un método preciso de datación a partir de este radiocarbono. Cualquier isótopo radiactivo sigue una ley de desintegración según la ecuación N=N0·e– λ·t.
Libby calculó que la mitad del Carbono 14 tardaba 5.568 ± 30 años en desintegrarse ( aunque posteriores investigaciones indican que la cifra exacta es de 5.730 ± 30 años, aunque a efectos de cálculo los laboratorios siguen empleando por coherencia la vida media calculada por Libby).
Gracias a este cálculo se podía obtener la constante de desintegración radioactiva, dando la ecuación siguiente para conocer la edad de:
EDAD(años) = -8033·ln(A/A0).
Como consecuencia, a partir de la actividad actual de una muestra, se puede conocer la edad radiocarbónica convencional.
Before Present (BP): Antes del presente
Pero para la datación radiocarbónica hay que tener en cuenta un concepto importante. Este concepto es el Before Present. La edad obtenida mediante el método de datación por radiocarbono se expresa en años antes del presente (Before Present o BP en inglés).
¿Qué es entonces el Before Present? Es el presente desde el cual se toma la referencia de los objetos datados mediante el método del carbono 14. Es decir, se data un objeto como 1000 años antes del presente o como 2300 años antes del presente, por poner dos ejemplos sencillos.
¿Cuándo es dicho presente? El presente toma como punto de referencia el año 1950 d.C. Habrá que tenerlo en cuenta cada vez que leas un artículo que tiene como coletilla BP.
¿Cómo se obtienen las fechas mediante el análisis del Carbono 14?
Las fechas radiocarbónicas se pueden obtener por dos sistemas distintos:
- El método tradicional consiste en el conteo del Carbono 14 mediante técnicas de contadores especiales de gas, como la técnica del centelleo líquido.
- Empleo de la espectrometría del acelerador de partículas (AMS). Realiza una medición directa de los átomos de Carbono 14. Por tanto requiere muestras más pequeñas que el método tradicional. Es una técnica que empezó a realizarse a finales de los años 70 e inicios de los años 80 del siglo XX. El AMS ha permitido que se reduzca el tamaño mínimo de la muestra en un porcentaje considerable y que se amplíe el lapso de tiempo datable.
Figura 3. AMS en el Lawrence Livermore National Laboratory. Fuente: Wikimedia Commons
¿Hasta qué años se puede datar mediante el método de datación radiocarbónica?
Teóricamente el tiempo fechable empleando la AMS está en el rango de 50.000 a 80.000 BP. Empero, es difícil conseguir llegar a estos rangos debido, en parte, a la contaminación de la muestra.
No obstante, en la diversa bibliografía existente se suele emplear como límite superior la fecha aproximada de 50.000 BP. Este es un tiempo en el cual se reducen los márgenes de error y las limitaciones existentes.
Objetivos de la datación por radiocarbono
¿Qué objetivos tiene la datación radiocarbónica?¿Para qué sirve la datación por Carbono 14?
Básicamente el método de datación radiocarbónico es una fuente de información cronológica importante para el estudio de la historia.
Esta información cronológica puede usarse de dos maneras distintas:
- Por un lado tiene una finalidad inductiva. Es decir, cuando complementa a información existente y contrastada. Esta datación se integra, por tanto, en un repertorio ya constituido para extraer de ahí una mayor información.
- Por otro lado tiene una finalidad deductiva, cuando no se refiere a una entidad arqueológica previamente definida y se desea obtener la fecha absoluta. Es decir, sirve para deducir atribuciones histórico-culturales de un determinado objeto o de una excavación.
En definitiva, la datación mediante el estudio del Carbono 14 en los objetos sirve para complementar información de estudios ya contrastados o para confirmar o eliminar hipótesis. En todo caso, conocer dataciones absolutas de los objetos dentro de un marco arqueológico es una información importante.
Figura 3. Árboles que permiten la calibración y la medición de Carbono 14. Autor: James R Bouldin. Fuente: Wikimedia Commons
Requisitos para el uso del método de radiación por radiocarbono.
Para poder emplear el método de radiocarbono se establecieron una serie de requisitos básicos. Los requisitos más importantes son:
- que la concentración de radiocarbono debe permanecer constante a lo largo del tiempo;
- que debe producirse una rápida y total mezcla del radiocarbono en las distintas reservas;
- y que los niveles naturales del radiocarbono pueden medirse con la precisión y exactitud aproximada.
Estos requisitos, por diversas razones, no se cumplen estrictamente más allá de una primera aproximación. Por este motivo, a lo largo de las últimas décadas se han debido encontrar soluciones para solventar estas deficiencias.
No es objeto del presente artículo explicar todos los límites y problemas que ofrece la datación por radiocarbono. No obstante, te explicaré de forma breve tres límites de la metodología:
- la precisión y la exactitud;
- los límites arqueológicos
- la necesidad de calibración.
La precisión y la exactitud en el método de datación por radiocarbono
La ecuación de cálculo de la edad a partir del radiocarbono proporciona un valor puntual que se obtiene a partir de la medida de una muestra. Sin embargo, este proceso de medida tiene una variabilidad inherente que se puede minimizar, pero no suprimir.
Como consecuencia de ello la datación radiocarbónica no es ese valor puntual, sino un intervalo de tiempo.
La relación entre ese intervalo y la probabilidad responde a una distribución de probabilidad de Gauss, centrada en una media aritmética (μ) y una desviación típica estándar (σ).
Los laboratorios calculan dicha desviación a partir de una estimación de todas las fuentes de incertidumbre, por lo que se someten periódicamente a actividades de control para conseguir unos niveles de exactitud exigentes.
De forma habitual se emplea una desviación estándar 2σ ya que con esta desviación hay un 95,4% de probabilidad de que los valores estén comprendido dentro del intervalo μ ± 2σ, mientras que si se cogiera solamente 1σ dicha probabilidad bajaría al 68,2%.
Por tanto, la elección de la desviación es fundamental, ya que una fecha con mayor imprecisión proporciona mayor exactitud.
Los límites arqueológicos de la datación por Carbono 14
Existe un requisito fundamental para que la técnica de datación por radiocarbono obtenga fechas que produzca cronologías adecuadas. Este requisito es que deba existir una relación conocida entre la muestra analizada y el evento que se quiere datar.
Esto significa que la muestra debe ser representativa del contexto arqueológico que pretende datar. Para ello debe cumplir las condiciones de:
- asociación (que el material sea producto de la actividad biológica, social o técnica el grupo humano que creó el contexto);
- y sincronía (que su formación sea contemporánea al contexto arqueológico).
Tampoco hay que olvidar que la muestra a analizar debe contener radiocarbono. Por este motivo, los materiales analizados son generalmente madera, carbón, huesos, conchas, materiales orgánicos de origen animal como pelo, lana y piel, materiales orgánicos de origen vegetal como semillas, polen, grano, cestería, papel, etc.
La corrección de las fechas radiocarbónicas: la calibración
La concentración del isótopo de Carbono 14 no ha permanecido constate a lo largo del tiempo. La actividad cósmica, la actividad humana a partir de la Revolución industrial o la variación de la actividad de las manchas solares han provocado la variación de concentración de Carbono 14 en la atmósfera a lo largo de la historia.
Ya en los años 50 se empezó a comprobar la existencia algún error de algunas muestras orgánicas datadas por radiocarbono de las que se conocía la fecha histórica. En seguida se pensó en la dendrocronología para comprobar esas divergencias de fechas existentes. Se confirmó esa discrepancia, lo que llevó al convencimiento de que las fechas por radiocarbono debían se ajustadas o calibradas para convertirlas en fechas de calendario o edades reales.
De este modo surgieron las curvas de calibración.
Figura 4. Curva de calibración de carbono 14. Autor: Hokanomono. Fuente: Wikimedia Commons
Las primeras curvas de calibración fueron publicadas en 1967 por H. Suess. A partir de entonces se fueron publicando curvas, algunas de las cuales con diferencias entre ellas. Para solventar este problema la revista Radiocarbon fue publicando tablas y curvas consensuadas por los distintos laboratorios.
Conclusión
Mediante este artículo parte de las píldoras de historia has podido conocer mejor qué es el método de datación por radiocarbono, el conocido método del Carbono 14. También te he indicado sus orígenes y sus limitaciones. La calibración, por ejemplo, es fundamental para tener una datación fiable. Además, verás muchas veces intervalos de tiempo y no fechas concretas. Esto se debe a la precisión que da el método.
En definitiva, un método ahora imprescindible para datar algunos yacimientos arqueológicos de manera absoluta. Pero con sus limitaciones y restricciones que deben ser tenidas en cuenta.
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Jose Palanca
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