Calibração de Radiocarbono por Anéis de Árvores

  • Os anéis de árvores são utilizados para calibrar medidas de radiocarbono.
  • A calibração é necessária para levar em conta as mudanças na concentração global de radiocarbono ao longo do tempo.
  • As medições de radiocarbono costumam ser divulgadas em anos AP (antes do presente), e o ano 1950 DC representa o ano zero AP.
  • Os resultados de calibrações são divulgados como faixas etárias, que são calculadas pelo método de interceptação ou probabilidade, os quais utilizam curvas de calibração.
  • As curvas de calibração internacionalmente acordadas para o período que vai até 48.000 AC foram os produzidos por PJ Reimer et al.
  • As curvas de calibração têm uma escala de tempo dendro no eixo-x e anos de radiocarbono no eixo-y.

A calibração não é feita somente antes de uma análise, mas também em resultados analíticos, tal como em datação por radiocarbono – um método analítico que identifica a idade do material que uma vez formou parte da biosfera pela determinação do seu conteúdo de carbono 14 e o rastreamento da sua idade pela sua decadência radioativa.

O carbono 14 é um isótopo natural do elemento carbono. Ele também é chamado de “radiocarbono” porque é instável e radioativo, em comparação com o carbono 12 e o carbono 13. O carbono consiste de 99% carbono-12, 1% carbono-13, e cerca de uma parte por milhão de carbono-14.

Os resultados de datação por carbono 14 são divulgados em anos de radiocarbono e é necessário fazer calibração para converter os anos de radiocarbono em anos civis.

Beta AMS

Unidades de Medida, Meia-vida e a Necessidade de Calibração

As medições de radiocarbono não calibradas costumam ser divulgadas em anos AP, sendo que 0 (zero) AP corresponde a 1950 DC. AP significa “Antes do Presente” ou “Antes da Física”. Deve-se observar que um sistema de numeração AP também é utilizado em outras técnicas de datação, mas é definido de uma forma diferente, tal como no caso da datação por termoluminescência, onde AP é definido como 1980 DC.

Também é importante observar que a meia-vida utilizada em cálculos de datação por carbono equivale a 5.568 anos, o valor calculado pelo químico Willard Libby, e não o valor mais preciso de 5.730 anos, que é conhecido como a meia-vida de Cambridge. Embora seja menos precisa, a meia-vida calculada por Libby foi mantida para evitar inconsistências e erros quando se comparam resultados de análises por carbono 14 que foram divulgados antes e depois que a meia-vida de Cambridge foi derivada.

As medições por radiocarbono são baseadas na suposição de que a concentração de carbono 14 atmosférico se manteve constante, tal como era em 1950, e que a meia-vida do carbono14 corresponde a 5.568 anos. É necessário fazer a calibração dos resultados de radiocarbono para levar em conta as mudanças na concentração atmosférica do carbono 14 ao longo do tempo. Estas mudanças foram provocadas por diversos fatores, incluindo flutuações no momento geomagnético da terra, queima de combustíveis fósseis e testes nucleares, entre outros.

O método mais popular e frequentemente utilizado em calibração é a dendrocronologia.

Dendrocronologia e Datação por Carbono

A ciência da dendrocronologia é baseada no fenômeno de que as árvores costumam crescer pela adição de anéis, o que leva ao nome de datação por anéis de árvores. Os dendrocronologistas datam eventos e variações em ambientes no passado, analisando e comparando padrões de crescimento de anéis de árvores e madeira antiga. Eles podem determinar o ano civil exato em que cada anel da árvore foi formado.

As descobertas dendrocronológicas desempenharam um importante papel no início da datação por radiocarbono. Anéis de árvores proporcionaram material necessário de idade verdadeiramente conhecida para verificar a exatidão do método de datação por carbono 14. No final da década de 50, vários cientistas (e especialmente o holandês Hessel de Vries) foram capazes de confirmar a discrepância entre as idades de radiocarbono e as idades em anos civis através de resultados obtidos pela datação por carbono de anéis de árvores. Os anéis de árvores foram datados através da dendrocronología.

Atualmente, anéis de árvores continuam sendo utilizados para calibrar determinações por radiocarbono. Coleções de anéis de árvores de diferentes idades estão disponíveis para fornecer registros que remontam aos últimos 11.000 anos. As árvores que costumam ser utilizadas como referências são o pinheiro Pinus aristata, encontrado nos EUA, e o carvalho Quercus sp., da Irlanda e Alemanha. Sabe-se que os laboratórios de datação por radiocarbono têm utilizado dados de outras espécies de árvores.

Calibração de Radiocarbono por Anéis de Árvores

Em princípio, a idade de uma determina amostra carbonífera pode ser facilmente determinada comparando-se o conteúdo de radiocarbono da mesma com um anel de árvore com uma idade civil conhecida. Se uma amostra contem a mesma proporção de radiocarbono que a do anel da árvore, é seguro concluir que ambas têm a mesma idade.

Na prática, a calibração por anéis de árvores não é tão simples devido a muitos fatores, o mais significante dos quais é que as medições individuais feitas nos anéis de árvores e na amostra têm precisão limitada e, por esta razão, obtem-se uma série de possíveis anos civis.

Os resultados de calibrações costumam ser divulgados como uma faixa etária e não um valor absoluto. As faixas etárias são calculadas pelo método de intercepção ou pelo método de probabilidade, sendo que ambos precisam de uma curva de calibração.

Curvas de calibração

A primeira curva de calibração para datação por radiocarbono foi baseada em uma sequência contínua de anéis de árvores que remonta a 8.000 anos. Essa sequência de anéis de árvores, instituída por Wesley Ferguson na década de 60, ajudou Hans Suess a publicar a primeira curva de calibração útil. A curva de Suess, baseada no pinheiro Pinus aristata, utilizou anéis de árvores para o seu eixo calendário.

Muitas curvas de calibração foram publicadas desde a curva de Suess, mas a proliferação das mesmas trouxe mais problemas do que soluções. Nos últimos anos, o uso de espectrômetros de massa com aceleradores (AMS) e a introdução de datação por carbono de alta precisão também geraram curvas de calibração. Uma curva de calibração por radiocarbono de alta precisão publicada por um laboratório em Belfast, na Irlanda do Norte, utilizou dados de dendrocronologia baseados no carvalho irlandês.

Hoje em dia, as curvas de calibração internacionalmente acordadas vão até cerca de 48.000 A.C. (Reimer et. al., INTCAL13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves 0 – 50000 yrs cal BP, Radiocarbon 55(4), 2013). Para o período após 1950, há dados em abundância disponíveis acerca da concentração atmosférica de radiocarbono. Esses dados pós-modernos são muito úteis em alguns casos para ilustrar a idade de calendário de materiais muito jovens (Hua, et. al. Atmospheric Radiocarbon for the period 1950-2010, Radiocarbon, 55(4), 2013).

Uma típica curva de calibração por carbono 14 teria um calendário ou escala de tempo dendro no eixo-x (anos civis) e anos de radiocarbono refletidos no eixo-y.

Convenções de calibração

O uso do calendário AC, calendário DC, ou até mesmo calendário AP é a convenção recomendada para divulgar resultados de datação por radiocarbono dendrocronologicamente calibrados. Os resultados de datação por radiocarbono devem ser claros e, portanto, não devem ser divulgados simplesmente como AC, DC ou AP. Os calendários AC e DC correspondem exatamente aos anos históricos normais AC e DC, enquanto o calendário AP refere-se ao número de anos antes de 1950.

Resultados de Datação por Radiocarbono

Os resultados de datação por carbono devem incluir os resultados não calibrados, a curva de calibração utilizada, o método de calibração empregado e quaisquer correções feitas aos resultados originais antes da calibração. O nível de confiança referente às faixas etárias calibradas também deve ser explicado.

 

Última atualização: 5 de maio, 2016