Mamut
Ilustración 1: Representación de un Mamut.

Divulgación
de la ciencia

Pero te has preguntado, ¿cómo sabemos la edad de los objetos? ¿Las antiguas civilizaciones le ponían fecha de fabricación a sus objetos? ¿Se encontraron actas de nacimiento de las momias egipcias? ¿Acaso los restos de mamuts tiene fecha de caducidad? (bueno, los actuales sí).

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Datación por radiocarbono

Nueva sección: ciencia

Datación por radiocarbono: la caducidad científica de los organismos

¿Has ido a un museo de historia? Es maravilloso ir a uno, ver las exposiciones, asombrarse con el pasado, convivir en familia y aprender algo nuevo. Una cosa muy importante de los objetos exhibidos en dichos museos es que podemos saber qué tan antiguos son. Ya sean artefactos viejos y cochinos, paletas de lodo congelado con antiguos animales preservados, restos vegetales, vestigios óseos o incluso restos fósiles[1] de criaturas increíbles que nos asombraban desde la infancia.

Mamut
Ilustración 1: Representación de un Mamut.

Pero te has preguntado, ¿cómo sabemos la edad de los objetos? ¿Las antiguas civilizaciones le ponían fecha de fabricación a sus objetos? ¿Se encontraron actas de nacimiento de las momias egipcias? ¿Acaso los restos de mamuts tiene fecha de caducidad? (bueno, los actuales sí).

Ilustración 2: A diferencia de los restos fósiles (derecha) los restos más recientes de mamut (izquierda) si tienen fecha de caducidad.

La respuesta a estas preguntas es muy interesante, pues gracias al desarrollo científico existen técnicas para tratar de calcular la edad de los objetos antiguos en un tiempo determinado, proceso denominado datación. De entre los diferentes métodos actuales, el más utilizado por la comunidad científica es la datación a través del radiocarbono o carbono 14.

Carbono: elemento para la vida

¿Por qué carbono? Este elemento se encuentra de forma natural en los seres vivos, primero es adquirido por las plantas de la atmosfera y posteriormente llega a los animales al consumir dichas plantas.

El carbono puede encontrarse en distintas formas, la mayoría de sus átomos poseen 6 protones y 6 neutrones en su núcleo, este es el carbono 12, sin embargo, en ciertas ocasiones el nitrógeno (con 7 protones y 7 neutrones en su núcleo) interactúa con rayos cósmicos provenientes de la atmósfera, haciendo que este elemento pase a ser carbono con 6 protones y 8 neutrones, este átomo rápidamente se une al oxígeno para formar CO2. Al carbono con un número distinto de protones se le denomina isótopo radiactivo carbono 14 (o radiocarbono para los amigos) y es el elemento requerido para datar la edad de los objetos.

La necesidad de utilizar radiocarbono surge de un hecho fundamental, resulta que estos átomos son inestables, esto quiere decir que se descomponen y pierden energía mediante radiación beta a un ritmo constante con una vida media[2] de 5568 años. En contraste, el carbono 12 permanece igual y constante.

Ilustración 3: Carbono 14 y carbono 12.

Entonces cuando un organismo muere, deja de incorporar carbono y el radiocarbono comienza a decaer radiactivamente, esto permite realizar una comparación entre las proporciones de ambos elementos y con ello determinar el momento en que dicho organismo murió.

Ilustración 4: Gráfica de proporción de carbono 12 y carbono 14 en el tiempo; nótese que el carbono 14 decae en nitrógeno en diversas proporciones.

Desafortunadamente este método tiene una limitante, pues únicamente sirve para datar restos con una antigüedad de hasta 60,000 años de antigüedad provenientes de seres vivos, presentando un margen de error significativo con muestras de más de 30,000 años. Para fósiles y restos más antiguos es necesario utilizar otros átomos con promedios de vida mayores.

Espectrómetros y aceleradores: tecnología moderna para investigadores modernos.

Adentrándonos más en la obtención de radiocarbono proveniente de vestigios antiguos, veamos el proceso más eficaz[3] y loco: la espectrometría de masas con aceleradores.

Un acelerador de partículas básicamente es un imán grandotote que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas a velocidades increíblemente altas y, en este caso, se utiliza acoplándolo a espectrómetros de masas que actúan como filtros para obtener muestras de carbono 14.

En primera instancia se realiza una limpieza química de la muestra estudiada, después se coloca en una columna de combustión para producir dióxido de carbono y finalmente pasa por una unidad de grafitización que separa el oxígeno del carbono, obteniendo una muestra de grafito con átomos de carbono lista para someterse al intenso viaje por el acelerador.

Posteriormente, la muestra se coloca en el dispositivo, el cual, en esencia utiliza la ancestral técnica de romper cosas a trancazos y limpiar el desastre provocado, pues se realizan 2 etapas de filtración y una de aceleración con el objetivo final de obtener únicamente átomos de radiocarbono.

Ilustración 5: Laboratorio Nacional de Espectrometría de Masas con Aceleradores (UNAM).

La fase inicial consiste en acelerar y separar partículas de la muestra mediante el bombardeo con átomos de cesio que ceden un electrón y dotan a los átomos de la muestra la carga eléctrica necesaria para comenzar el proceso, seguidamente se separan las partículas residuales con masas más pequeñas través del primer espectrómetro y las que sobreviven son sometidas al viaje más intenso de su vida a través del acelerador principal. Durante el viaje chocan con átomos de argón que descomponen las moléculas y dejan únicamente átomos de carbono. Continuando el viaje, dichos átomos pasan por el segundo filtro donde se separan con base en su masa, recordando que tenemos carbono 12 y radiocarbono. Finalmente, las muestras de radiocarbono son las únicas que pasan el filtro y llegan al detector que permite confirmar si los resultados finales son correctos.

Ilustración 6:Esquema del espectrómetro de masas con acelerador (los puntos rojos son las zonas más importantes).

Ilustración 6:Esquema del espectrómetro de masas con acelerador (los puntos rojos son las zonas más importantes).

Con los datos obtenidos y un análisis comparativo mediante una curva de calibración, se tiene el resultado final que llega a nosotros. Entonces podemos conocer la datación de diferentes cosas ya sea la datación de una momia egipcia, un mamut mexicano, o los calzoncillos más antiguos del mundo, las posibilidades son enormes y aún queda mucho por descubrir.


Referencias:

Lopez, A. (2022, 14 junio). Datación por Carbono 14, la revolución del radiocarbono. Foro Química y Sociedad. Recuperado 12 de septiembre de 2022, de https://www.quimicaysociedad.org/datacion-por-carbono-14-la-revolucion-del-radiocarbono/

Colaboradores de Wikipedia. (2022). Datación por radiocarbono. Wikipedia, la enciclopedia libre. Recuperado 12 de septiembre de 2022, de https://es.wikipedia.org/wiki/Dataci%C3%B3n_por_radiocarbono

LabUNAM. (2019). Laboratorio Nacional de Espectrometría de Masas con Aceleradores [Vídeo]. YouTube. Recuperado 12 de septiembre de 2022, de https://www.youtube.com/watch?v=3VTeQtCUdtQ&t=522s

Baltra, A. (2015). El carbono 14 explicado [Vídeo]. YouTube. Recuperado 12 de septiembre de 2022, de https://www.youtube.com/watch?v=3UalA776mqI


[1] Los fósiles son restos de organismos muy antiguos conservados en rocas sedimentarias que pudieron sufrir algunos cambios en su composición a través de los años.

[2] La vida media es el tiempo promedio que tarda el núcleo atómico antes de desintegrarse.

[3] Otros métodos utilizados son el recuento proporcional de gas y el recuento del centelleo líquido.


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Estudio Física en la BUAP, me gusta dormir, dibujar, comer, amar, jugar, aprender, entender y enseñar.

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