A datação por radiocarbono é bem comum quando se quer determinar com boa precisão um período antigo que determinado fato, ou evento, ocorreu.
Este processo se baseia na quantidade de carbono 14 (14C) existente numa amostra. O carbono 14 é um isótopo do carbono 12, que é o carbono padrão.
Isótopos
Relembrando, átomos são isótopos quando apresentam o mesmo número atômico (Z), mas diferem quanto ao valor de massa (A); e o número atômico define qual elemento é o átomo.
Por exemplo, um átomo de Z = 1 é o átomo de hidrogênio, Z = 8 é o átomo de oxigênio e assim por diante.
Átomos de mesmo número atômico podem ter massas diferentes, como ocorre com o hidrogênio, deutério e trítio, todos apresentam Z = 1 (consequentemente são todos átomos de hidrogênio), mas massas atômicas distintas A = 1, A = 2 e A = 3, respectivamente.
Logo, o hidrogênio, deutério e trítio são isótopos, sendo o hidrogênio Z = 1 e A = 1 o padrão, em função de sua abundância de cerca de 99,98%. O hidrogênio padrão também é chamado de prótio, assim temos o prótio, deutério e trítio.
O carbono 12 é o isótopo mais abundante, correspondendo a cerca de 98,9%, e o carbono 13 por volta de 1,1%.
A ocorrência natural do carbono 14 é raríssima, correspondendo a 0,0001% do que é encontrado na natureza, sendo que uma de suas formas de produção ocorre na atmosfera pela ação dos raios cósmicos.
Os processos metabólicos de seres vivos mantêm uma quantidade praticamente constante de carbono 14 nos organismos.
Contudo, quando um ser vivo morre, seus processos metabólicos cessam e a quantidade de carbono 14 começa a diminuir através de um processo chamado de decaimento beta, tornando o 14C em nitrogênio 14, por uma taxa de medida conhecida como tempo de meia-vida.
Tempo de meia-vida
O carbono 14 apresenta seis prótons e oito nêutrons em seu núcleo, o que o faz relativamente instável (mais de cinco mil anos), uma vez que deveria ter seis nêutrons.
De forma simples, para compensar essa instabilidade, uma partícula beta é emitida juntamente com um neutrino fazendo com que um dos nêutrons em excesso se converta em próton, e mudando o número atômico do átomo, consequentemente o tipo de elemento.
Assim, um átomo de carbono 14 (prótons = 6 e nêutrons = 8) se torna um átomo de nitrogênio (prótons = 7 e nêutrons = 7)!
Para finalizar, esse processo também envolve a captura de um elétron, o que garante a neutralidade e o equilíbrio do sistema.
Com isso em mente, podemos entender o que é o tempo de meia-vida de um material.
Basicamente essa grandeza trata do tempo necessário para que uma amostra tenha apenas metade de seu conteúdo radioativo existente.
Se tivermos 100 gramas de carbono 14, sua meia-vida será o tempo necessário para que a amostra decaia até que tenhamos apenas 50 gramas de carbono presente na amostra.
Como é feita a datação por radiocarbono ?
A datação por radiocarbono de uma amostra é feita baseando-se na quantidade residual de carbono 14 em termos de um conjunto de parâmetros, entre eles:
- Usar 5 568 (5 570) anos como o tempo de meia-vida do carbono 14, embora o valor real esteja mais próximo de 5 730 anos, com uma incerteza de medição de ±40 anos.
- Usar o ano de 1950 como ponto zero para contar o tempo baseado no carbono 14 (explicado mais abaixo).
Além disso, cada expressão de 14C deve ser acompanhada pela expressão de sua incerteza e a rastreabilidade deve ser mantida, para o caso de algum pesquisador necessitar questionar o laboratório sobre os aspectos técnicos da análise.
A escala atual de datação por radiocarbono se estende de 300 anos até 40 000 anos, chegando a 75 000 em casos especiais.
O limite mínimo dessa escala de tempo é consequência de três fatores:
- Variações significativas na taxa de produção de 14C devido a rápidas mudanças na intensidade magnética solar no século XVII;
- O consumo de grandes quantidades de combustível fóssil no fim do século XIX; e,
- A produção artificial de 14C como resultado da detonação de dispositivos nucleares e termonucleares na atmosfera, principalmente entre 1955 e 1963.
Como resultado de uma interação complexa entre o equilíbrio de carbono 14 na atmosfera e esses fatores, não é possível atualmente usar a datação por radiocarbono para determinar a “idade” de uma amostra num período menor do que 300 anos de forma inequívoca.
O limite máximo varia basicamente em função das diferenças de instrumentação e configurações experimentais dos laboratórios, bem como da quantidade de amostra disponível para a análise, onde as amostras arqueológicas são tipicamente bem limitadas em quantidade.
Quando há uma boa disponibilidade de amostra, vários laboratórios podem facilmente chegar a 70 000 anos em sua determinação.
Alguns esforços estão sendo realizados para estender esse limite máximo do range para 90 000 anos.
Lembramos que esse tipo de datação se resume a amostras provenientes de seres vivos, onde a alimentação é a principal contribuição para manutenção das taxas “constantes” de carbono 14 nos organismos, uma vez que essa jornada começa na atmosfera, passa para as plantas (aquáticas e terrestres) através da fotossíntese, e chega até os demais animais através da cadeia alimentar.
Consequentemente, amostras inorgânicas estão virtualmente excluídas dessa análise.
Fonte
Taylor, R. E. Radiocarbon Dating: The Continuing Revolution. Evolutionary Anthropology.
