La datación absoluta. Carbono 14
Hoy comenzaremos a ver en detalle un tema que les adelanté a modo introductorio hace bastante tiempo atrás.
Se trata del primero de los métodos de datación absoluta del que voy a hablarles, es decir el del Carbono 14.
Para entender esto, deberían ir a leer algunos posts previos, y seguir los links que les iré dejando a lo largo del post.
¿Qué nociones previas acerca del carbono necesitamos?
Ya en un post anterior les he explicado en detalle qué son los isótopos de un elemento, de modo que pasaré directamente a señalarles cuáles son las tres formas isotópicas del carbono.
- El Carbono-12 que tiene 6 protones y 6 neutrones, además de 12 partículas subatómicas en su núcleo.
- El Carbono-13 que tiene 6 protones y 7 neutrones, con 13 partículas subatómicas en el núcleo.
- El Carbono-14 que tiene 6 protones y 8 neutrones, más 14 partículas subatómicas en su núcleo.
Desde la primera observación puede notarse que el nombre de cada isótopo es simplemente el número que resulta de la suma de sus protones y neutrones.
En el caso que nos ocupa, los dos primeros isótopos son estables, no así el tercero, que por ende actúa como radiactivo hasta alcanzar su transformación a un elemento «hijo» que se encuentra en equilibrio y que es el Nitrógeno 14, al cual se llega por la emisión de una partícula beta desde el C14 al que se considera «padre».
¿Dónde y cómo se origina el C14?
El carbono-14 nace en la atmósfera superior y se forma por el bombardeo de rayos cósmicos, que no son otra cosa que partículas nucleares de alta energía, con ocurrencia habitual en el espacio.
Esas partículas dispersan los núcleos de los átomos gaseosos, liberando neutrones. Cuando los neutrones son absorbidos por los átomos de nitrógeno (N) – elemento gaseoso de número atómico 7 y número de masa 14- cada núcleo libera un protón, con lo cual su número atómico disminuye a 6, con lo que pasa a ser precisamente carbono-14.
Una vez así generado, el C14 forma parte del dióxido de carbono y es absorbido por los vegetales a través de la fotosíntesis, y luego pasa a otros seres vivos a lo largo de la cadena alimentaria. En definitiva, todos los organismos contienen una pequeña cantidad de carbono-14.
Es importante señalar que en el dióxido de Carbono, están también presentes los otros dos isótopos, siendo el mayoritario (más del 98,9%) el C12. Se ha calculado que existe aproximadamente 1,3 átomos de C14 por cada 1012 átomos de C12 , y se sabe también que esta proporción se ha mantenido aproximadamente constante a lo largo del tiempo geológico
¿Cómo se aplica este conocimiento a la datación absoluta?
Obviamente, para que no me obliguen a repetir cosas que ya pueden ver en otros posts, les recomiendo ir a leerlos antes de entrar en esta explicación.
Aclaremos ahora que como el período de semidesintegración del carbono-14 es de sólo 5.730 años, únicamente puede usarse para datar eventos comparativamente recientes. No puede usarse más allá de los 70.000 años como máximo, y sólo se aplica en restos que fueron organismos en algún momento.
Ahora sí veamos la explicación básica y simplificada de cómo se puede datar por radiocarbono.
En la mayoría de los métodos de datación por isótopos- tal como veremos más adelante detalladamente en otros posts- la edad se obtiene de la proporción entre el isótopo padre y el isótopo hijo. En este caso, en cambio, el isótopo resultante es gaseoso (N) de modo que escapa del material y es imprescindible utilizar otra estrategia.
Es por eso que se recurre a la proporción entre los dos elementos que están presentes en la materia orgánica original, es decir C 12 y C 14.
Durante todo el tiempo en que un organismo permanece con vida, la proporción entre ambos isótopos permanece constante, ya que el 14 que se pierde por transformación a N se va renovando, ya sea por procesos de fotosíntesis desde la atmósfera, o por alimentación en el caso de organismos superiores que consumen la vegetación.
No obstante, cuando se produce la muerte del organismo, sea una planta o un animal, cesa esa renovación y el C 14 va disminuyendo gradualmente por su desintegración en N 14 que ocurre como ya dijimos al emitir partículas beta. Comparando las proporciones de las dos formas de carbono en una muestra a datar con una muestra testigo similar pero reciente, pueden realizarse aproximaciones de edad.
Siendo la vida media del C 14 de 5.730 años, una muestra problema que contenga el 50% del radiocarbono presente en una muestra actual, tendrá una edad de 5.730 años precisamente. Si su contenido es del 25%, habrán transcurrido dos vidas medias, es decir que la edad será de 11.740 años; para un 12,5% la edad resultante es de 17.190 años, y así sucesivamente. Con esa información se construyeron curvas en las que luego puede ingresarse la cantidad medida y buscar en la coordenada correspondiente, la edad estimada.
Por supuesto a medida que transcurre el tiempo, la cantidad de C 14 se hará cada vez más exigua, hasta no resultar medible, de allí el límite de utilización establecido en alrededor de 70.000 años como ya les dije.
¿Qué dificultades implica este método?
Lo primero que conviene señalar es que el relato del fundamento teórico puede dar la falsa sensación de que esa teoría tiene una aplicación práctica igualmente sencilla, pero ése no es el caso, ya que el procedimiento real es bastante complejo y conlleva un cierto margen de error.
Para comenzar, el método sólo puede usarse para datar los materiales orgánicos como madera, carbón vegetal, huesos y hasta carne, en casos de hallazgos de cuerpos momificados o congelados, o tejidos y fibras de algodón.
Por otra parte, la medición misma requiere muchas maniobras de precisión – desde la obtención de la muestra, su preparación, la estimación de su peso, etc.,etc.- en las que se pueden ir introduciendo errores que se suman entre sí.
Todo ello hace que sea parte del protocolo la aplicación de verificaciones cruzadas, ya sea por dendrocronología, fósiles obtenidos en el estrato que contiene a la muestra a datar, criterios estratigráficos, o hasta la doble datación en distintos laboratorios.
¿Cuales son las limitaciones?
Ya las hemos señalado un par de veces, pero repitamos que hay un límite máximo para la antigüedad de la muestra a medir, y para el tipo de material que puede investigarse.
Pero también hay que agregar que en acontecimientos muy recientes tampoco puede utilizarse porque el margen de error del método podría exceder la edad misma que se está midiendo en casos de eventos que han ocurrido muy poco tiempo atrás. Por eso su uso forense es muy limitado para escenas de escasa antigüedad.
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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela. P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.
Más traducciones especiales
Otra vez encontré que en PONS, usan mi blog para tomar ejemplos de determinados términos geológicos, esta vez en el diccionario español-chino. Nada puede enorgullecerme más, ya que la cita lleva la fuente y visibiliza mi trabajo. Les dejo el link correspondiente, como una forma de retribuir modestamente la mención que tanto gusto me produce.
Ver el diccionario.
FIHM24 — Frontiers in Hydrology Meeting 2024
FIHM24 — Frontiers in Hydrology Meeting 2024
23 Jun 2024 – 28 Jun 2024 • St. Paul, MN, United States
Organizer:
American Geophysical Union
Abstract:
Frontiers in Hydrology meeting advances hydrology and related global convergent science issues and helps address and expose local and regional issues worldwide. Leveraging collaborations between co-sponsors, the American Geophysical Union (AGU) and CUAHSI (Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science, Inc.), the meeting includes engineering, urban planning, social science, and affiliated science communities.
Event website
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Por favor, consulten la página del link, porque podría haber cambios.
Una interesante efeméride
Hace apenas un par de días se cumplieron 18 años de un descubrimiento importante, lo que servirá de excusa para salirnos un poco de lo estrictamente geológico, aunque viene al caso, porque a los geólogos nos interesa el contexto del planeta que nos desvela.
¿De qué efeméride hablamos?
El 9 de marzo de 2006, la sonda Casini descubre evidencias de la presencia de agua en estado líquido en Enceladus, uno de los satélites de Saturno.
La sonda Cassini es el resultado de un proyecto conjunto en el que participan la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la italiana (ASI), y se encontraba orbitando Saturno desde 2004.
¿Qué sabemos de Enceladus?
Enceladus, a veces castellanizado como Encélado es por orden de tamaños decrecientes, el sexto satélite de Saturno, con un diámetro muy poco superior a los 500 km.
Se lo conoce desde un tiempo relativamente reciente, ya que fue descubierto el 28 de agosto de 1789 por William Herschel, al aplicar la ley de Titius Bode de la que ya hemos hablado.
La temperatura media de su superficie ronda los -190°C, por lo cual está cubierto por una capa de hielo reciente que refleja casi toda la luz solar incidente, lo que mantiene las condiciones de frío extremo.
Se han observado en él toda una variedad de paisajes de diferentes edades, topografías y seguramente orígenes.
¿Hubo indicios previos a este descubrimiento?
Ya en los años 80 las sondas Voyager pasaron muy cerca del satélite, despertando interés por la presencia de rasgos relacionables con una dinámica hídrica.
Entre 2004 y 2005, la sonda Cassini comenzó una serie de aproximaciones que revelaron nuevos detalles, tales como la presencia de criovolcanes próximos al polo sur del satélite.
En marzo del 2006 pudo establecerse que existen geoformas similares a géiseres, que arrojan emisiones de vapor de agua, algunas otras sustancias volátiles, y también material sólido compuesto en parte por cristales de cloruro de sodio y partículas de hielo.
Ese hielo es en parte responsable de los anillos que circundan a Saturno, pues cuando las emisiones son muy violentas, las partículas heladas escapan a mayor distancia del centro del campo gravitacional, y permanecen orbitando en el espacio exterior del planeta.
¿Cómo se prueba la existencia de agua en Enceladus?
Al aproximarse la sonda Cassini a Saturno, se estableció que el sistema del planeta y sus lunas contiene una gran cantidad de átomos de oxígeno libre. En un primer momento el fenómeno resultó desconcertante, hasta que se descubrió que Enceladus emite gran cantidad de moléculas de agua que se disocian luego en oxígeno e hidrógeno.
Pero lo más interesante es la presencia de iones negativos de agua en el satélite, es decir de átomos con más electrones que protones.
Esos iones sólo se han descubierto hasta ahora en la Tierra, en Titán, (el satélite más grande de Saturno), en algunos cometas, y en Enceladus. En la Tierra se atribuye la existencia de estos iones negativos a los violentos movimientos del agua en los océanos. Por extensión se asume que debajo de la superficie de Enceladus podría existir un océano que constituiría una capa entre el hielo de la superficie y el núcleo rocoso, cuyo espesor se calcula en unos diez kilómetros.
¿Qué se puede agregar?
Si bien esto también sucede en otros satélites, en este caso, dado el tamaño del cuerpo, las capas de agua líquida podrían estar a unas pocas decenas de metros bajo la superficie.
En abril de 2017 la NASA confirmó también la existencia de géiseres y fumarolas que expulsan vapor de agua acompañado de elementos químicos que harían factible la posibilidad de vida microbiana.
Si se analiza la confluencia de agua líquida en abundancia, una fuente de energía, y la presencia de moléculas complejas que incluyen átomos carbono en largas cadenas, la existencia o generación de alguna forma de vida es una posibilidad que se está teniendo en cuenta.
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Concursos docentes en la Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba
Esta información es para quien pueda estar interesado en participar ya que hay materias afines a la Geología, como Geotecnia, por ejemplo.
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