RADIACIÓN Y RADIACTIVIDAD.


5.3.3. Datación en arqueología.

La proporción entre la cantidad original y la actual en un radionúclido en un objeto cualquiera indica el tiempo transcurrido desde que este objeto fue creado o formado. Mientras la concentración presente del radionúclido puede medirse de forma directa, la cantidad original del radionúclido debe determinarse de forma indirecta.

La determinación de la edad de objetos que contengan materiales animales o vegetales mediante carbono radiactivo proporciona una forma adecuada de fechar los acontecimientos que ocurrieron en los 60 ó 70 mil últimos años. Desarrollada por Willard Libby en los años cuarenta, esta técnica ha tenido un tremendo impacto sobre la arqueología y campos afines.

El carbono 14, que tiene un período de semidesintegración de 5692 años, se halla siempre presente en el medio ambiente debido a los efectos de los rayos cósmicos que llegan a la atmósfera procedentes del espacio exterior. Estas partículas de elevada energía interaccionan con los núcleos atómicos de las capas superiores de la atmósfera para producir neutrones que posteriormente chocan con núcleos de nitrógeno para producir 14C y protones según la reacción:

n + 147N → 146C + p

El radiocarbono se mezcla totalmente con el carbono ordinario del medio ambiente y es ingerido por todos los seres vivos, tanto animales como vegetales. Una vez que un organismo muere, el suministro de carbono radiactivo cesa, y la proporción del carbono radiactivo al carbono ordinario disminuye regularmente a medida que el carbono 14 se va desintegrando. Así pues, la cantidad de 14C restante indica la fecha de la muerte.

Aunque este concepto básico es sencillo, su aplicación real a la datación arqueológica es algo más complicada. Una razón de ello es que el carbono 14 es sólo una fracción diminuta del carbono total, de sólo una parte en 1012. Por ello, la radiactividad beta producida por el 14C para dar 14N es muy pequeña, comparada con la radiactividad total de fondo procedente de fuentes normalmente presentes en el ambiente. Una segunda complicación se debe a las incertidumbres sobre los niveles de radiocarbono en la antigüedad. La hipótesis de que los niveles de radiocarbono han permanecido constantes lleva a radiactividades predichas que están próximas a los niveles medidos en objetos de edad conocida. Sin embargo, estudios realizados en los anillos de los árboles han demostrado que se han producido pequeñas variaciones en el nivel de 14C. Estos estudios parten del hecho de que sólo la porción exterior del árbol es un material vivo, por lo que el anillo formado en cada año recoge el nivel de radiocarbono en dicho año. Utilizando árboles muy viejos, caídos desde hace mucho tiempo, pero cuyos períodos de vida se solapan convenientemente, se han podido establecer cronologías hasta unos 8000 años hacia atrás. Estos datos permiten establecer pequeñas correcciones al realizar trabajos rigurosos.

Los radionúclidos utilizados para fechar las rocas tienen tiempos de semidesintegración comparables a los tiempos geológicos. Las técnicas utilizadas en geocronología dependen del tipo concreto de mineral que se estudia. Por ejemplo, el plomo ordinario de origen no radiactivo es una mezcla de 204Pb, 206Pb, 207Pb y 208Pb. Se sabe que las desintegraciones radiactivas de los isótopos de uranio y de torio producen todos estos isótopos, excepto el de 204Pb, con los tiempos de vida siguientes:

Radionúclido natural

Núclido estable producido

Semivida / 109 años

238 U

206 Pb

4.49

235 U

207 Pb

0.71

232 Th

208 Pb

14.1

87 Rb

87 Sr

50

40 K

40 Ar

1.3

Si el plomo de una muestra no contiene nada de 204Pb, ello indica que el plomo presente se ha producido por desintegración radiactiva y la muestra puede usarse para datación. Supóngase que una muestra sin 204Pb contiene el mismo número de núcleos de 238U que de 206Pb. Entonces deben haber transcurrido exactamente 4.49 mil millones de años desde que se formó la muestra. En otro caso, la proporción entre 238U y 206Pb nos indicará el número de años transcurridos. De la misma forma, y en otras escalas temporales, podrán utilizarse las proporciones entre 232Th y 208Pb, o las razones 87Rb/87Sr o 40K/40Ar.

Alternativamente, y siguiendo otro esquema diferente, podría utilizarse la razón entre 206Pb y 207Pb, ya que el 235U y el 238U se desintegran con tasas diferentes.

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