Datação Por Radiocarbono de Ossos

Os ossos são um dos materiais mais comumente enviados aos laboratórios de espectrometria de massa com aceleradores (EMA) para que seja feita a datação por radiocarbono. Isto se deve ao fato dos ossos humanos e de animais frequentemente serem objetos de estudos arqueológicos.

Muitas informações sobre a era pré-histórica foram descobertas devido aos estudos arqueológicos e à datação por radiocarbono de ossos. Informações mais detalhadas sobre civilizações antigas estão disponíveis devido aos resultados de datações de ossos por radiocarbono.

Componentes de um Osso

Os ossos são 30% orgânicos e 70% inorgânicos. A porção orgânica é composta de proteína, enquanto a porção inorgânica é composta de hidroxiapatita mineral, a qual é uma combinação de fosfato de cálcio, carbonato de cálcio, fluoreto de cálcio, hidróxido de cálcio ecitrato. A proteína, que é principalmente colágeno, proporciona resistência e flexibilidade ao osso, enquanto a hidroxiapatita dá rigidez e uma estrutura sólida ao mesmo.

Teoricamente, os componentes orgânicos e inorgânicos podem ser datados. No entanto, a estrutura de treliça aberta da hidroxiapatita faz com que a mesma seja altamente contaminada com carbonatos de águas subterrâneas. A retirada dos contaminantes de carbonato através da lavagem com ácidos diluídos também não é aplicável porque a hidroxiapatita é solúvel em ácido.

Os laboratórios usam o componente de proteína de amostras de osso na datação por EMA porque ele é relativamente insolúvel em ácido e, portanto, pode ser facilmente isolado do componente de hidroxiapatita e de outros carbonatos.

Em muitos casos, quando a porção de proteína da amostra de osso não foi bem preservada e já começou a degradar-se devido a condições de calor e de ataques por fungos ou bactérias, os laboratórios de EMA fazem a datação por carbono de aminoácidos individuais para verificar se vários deles fornecem a mesma idade de radiocarbono. Este processo é possível nos laboratórios de datação por EMA porque é necessário usar apenas amostras pequenas. No entanto, este processo é dispendioso e leva tempo. A datação por radiocarbono de aminoácidos individuais não é recomendada, a menos que seja necessária, tal como no caso de amostras antigas de ossos onde a presença de níveis baixos de contaminantes produzem um erro significativo.

Cinética de Crescimento de Amostras de Osso

A cinética de tempo de uma determinada amostra reflete o crescimento total do organismo original e o período de tempo que o mesmo interagiu com a biosfera. Para a maioria dos organismos com ossos, o momento de sua morte é contemporâneo à sua cessação de intercâmbios com a biosfera. Por isso, a idade de radiocarbono destes organismos no momento de sua morte é zero.

Os resultados da datação de ossos por radiocarbono não precisam ser submetidos a uma compensação de idade, mas é importante considerar a cinética de crescimento das amostras de osso. Algumas publicações sugerem que um osso não para de assimilar carbono da biosfera até a morte; há um período de giro de aproximadamente 30 anos para os ossos humanos e um período mais curto para os ossos de animais.

Os dados de cinética de crescimento são necessários porque afetam a calibração dos resultados de radiocarbono e, consequentemente, a forma em que a idade de radiocarbono é convertida em anos civis.

Qualquer material que contém carbono e que pode afetar o conteúdo de carbono 14 de ossos é considerado um contaminante. Considerando que os ossos costumam ser encontrados com diferentes tipos de matéria orgânica, eles são indiscutivelmente uma das amostras mais altamente contaminadas que são submetidas aos laboratórios de EMA para a datação por radiocarbono.

Ácidos húmicos e fúlvicos são contaminantes comumente encontrados. Eles são ácidos orgânicos presentesno solo e que são produzidos pela degradação microbiana de plantas outecidos de animais. De acordo com algumas publicações, polifenóis, polissacarídeos, ligninas e colágeno degradado são outros exemplos de compostos orgânicos que podem contaminar as amostras de osso. Dependendo da localização da excavação, os ossos também podem estar contaminados pelo calcário. Estes contaminantes são considerados naturais porque entram em contato com os ossos devido a ocorrências naturais.

Por outro lado, os contaminantes artificiais são introduzidos pelo homem durante a coleta, conservação ou embalagem das amostras de osso. Quando aplicamos cola de origem animal ao osso durante a embalagem, introduzimos um contaminante ao mesmo. Isto se deve ao fato da cola de origem animal ser quimicamente idêntica à amostra de osso. Os resultados laboratoriais da análise por EMA desta amostra serão imprecisos.

Biocidas, acetato de polivinilo e polietileno glicol (produtos químicos de conservação), cinzas de cigarro, etiquetas ou invólucros feitos de papel também têm o potencial de contaminar as amostras de osso depois da excavação.

O efeito da contaminação em amostras de osso submetidas à datação por EMA depende destes fatores: o tipo de contaminante, o grau de contaminação e a idade relativa dos ossos e do contaminante.

Se o calcário não tiver sido removido antes da datação por carbono com a técnica EMA, a idade radiocarbono será muito mais avançada do que a idade verdadeira da amostra. O calcário é de origem geológica e, portanto, sempre terá uma idade mais avançada do que qualquer amostra arqueológica.

A presença de ácidos húmicos e fúlvicos durante a datação por radiocarbono com a técnica EMA também leva a resultados imprecisos. Dependendo da idade do organismo que produziu os ácidos orgânicos, o resultado obtido pelo laboratório pode refletir uma idade de radiocarbono mais recente ou avançada do que a idade verdadeira da amostra de osso.

Os ossos também podem ser expostos a fontes modernas de carbono devido a intrusões de radículas de plantas. Fontes modernas de carbono podem fazer com que a datação de um osso pela técnica EMA apresente uma idade mais recente do que a idade verdadeira.

Geralmente, os contaminantes de idade infinita acrescentam um número considerável de anos à idade verdadeira de uma amostra de osso, tornando-a mais antiga do que é. O carbono moderno, por outro lado, faz com que a amostra pareça ser bem mais recente do que a sua idade verdadeira.

Para evitar essas imprecisões, os laboratórios de EMA fazem pré-tratamentos em todas as amostras de osso antes de submetê-las à datação por radiocarbono com a técnica EMA.

O pré-tratamento físico refere-se a processos feitos nas amostras de osso para a datação por carbono sem usar produtos químicos. A retirada de radículas de plantas e a diminuição do tamanho da amostra por trituração são exemplos de pré-tratamentos físicos feitosnos ossos em laboratórios de EMA.

Funcionários do laboratório de EMA examinam visualmente as amostras de osso submetidas para análise para verificar a existência de contaminantes mais óbvios.

As radículas são removidas usando-se pinças ou fórceps. Um bisturi cirúrgico ou um instrumento dentário é usado para raspar as camadas exteriores contaminadas das amostras de osso.

Os laboratórios de EMA também verificam a rigidez do osso. Um osso macio indica a possível ausência de colágeno, que é necessário para a datação de carbono 14 por EMA.

Após a retirada inicial dos contaminantes visíveis, os funcionários do laboratório de EMA trituram as amostras de osso em um pilão. A amostra é dimuída em tamanho para aumentar a sua superfície durante os métodos seguintes de pré-tratamento.

Pode haver pequenas variações nos processos de pré-tratamentos químicos de um laboratório de EMA para outro, mas eles costumam usar os mesmos produtos químicos no tratamento de amostras de osso.

A amostra do osso triturado é lavada repetidamente com ácido clorídrico frio e diluído (HC1) até que a hidroxiapatita seja eliminada e o colágeno seja isolado. As radículas, se estiverem presentes, serão retiradas do colágeno.

Para garantir a completa remoção dos ácidos orgânicos, o colágeno é lavado com uma solução alcalina, geralmente hidróxido de sódio (NaOH). Os laboratórios de EMA, no entanto, omitem a lavagem alcalina quando a amostra de colágeno não está bem preservada e a lavagem pode remover os materiais orgânicos remanescentes que possam ser datados.