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Efeito Reservatório em Radiocarbono Marinho

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• Carbono 14 ou radiocarbono está constantemente sendo formado na atmosfera.
• Teoricamente, a concentração de radiocarbono na atmosfera é a mesma nos oceanos e na biosfera através do equilíbrio.
• Devido ao efeito reservatório marinho, o conteúdo de radiocarbono de organismos terrestres não é o mesmo que os organismos marinhos.
• Factores de correcção do efeito reservatório marinho para diferentes oceanos no mundo foram estabelecidos e gravados em um banco de dados.
• Conchas de moluscos são as espécies que foram mais datadas por radiocarbono.

A base para datação por radiocarbono inclui a pressuposto de que existe um nível constante de carbono 14 na atmosfera e, portanto, em todos os organismos vivos através do equilíbrio. Carbono 14 é um isótopo natural do elemento carbono e é chamado radiocarbono porque é instável e fracamente radioactivo.

Outra característica do carbono 14 é que ele está continuamente sendo formado na atmosfera superior como um produto da reacção entre neutrões produzida por raios cósmicos e átomos de nitrogénio. Estes átomos de carbono 14, então, instantaneamente reagem com oxigénio presente na atmosfera para formar dióxido de carbono. O dióxido de carbono produzido com carbono 14 é indistinguível do dióxido de carbono com os outros isótopos de carbono; daí que o caminho do carbono 14 para o oceano, plantas, e outros organismos vivos é o mesmo que o do carbono 12 e o 13.

Supõe-se também que há equilíbrio entre formação de carbono 14 e seu deterioro, portanto, há um nível constante de carbono 14 na atmosfera em um determinado momento no passado até o presente.

Os pressupostos, no entanto, não pintam o quadro real Há vários factores que precisam ser considerados, pois eles afetam a concentração global de carbono 14 e, por tanto, a de uma dada amostra para datação por radiocarbono.

Ciclo de Radiocarbono Mundial

A atmosfera, oceanos e biosfera aso reservatórios de radiocarbono de concentrações variadas. Radiocarbono formado na atmosfera se dissolve nos oceanos na forma de dióxido de carbono e contemporaneamente é assimilado por plantas através de fotossíntese e entra nas cadeias alimentares. Assim é como organismos terrestres tomam o carbono 14 em seus sistemas.

Organismos marinhos e aqueles que os consomem tomam carbono 14 do processo de troca de carbono 14 (na forma de dióxido de carbono) na atmosfera e no oceano ou qualquer corpo de água. Entretanto, conteúdos de carbono 14 não são iguais nas camadas superficiais que nas dos fundos dos oceanos; daí que, nem todos os organismos marinhos tem o mesmo conteúdo de radiocarbono.

Efeito Reservatório Marinho

Há muitos factores a considerar quando se mede o teor de radiocarbono de uma dada amostra, um dos quais é o conteúdo de radiocarbono da planta ou animal que foram fontes quando ele estava vivo, e seu ambiente local.

Isto é especialmente verdadeiro quando se comparam amostras de organismos terrestres e aqueles que assimilaram radiocarbono a partir do ambiente marinho. Mesmo que os organismos tenham a mesma idade, eles não teriam o mesmo conteúdo de carbono 14 e portanto, vão parecer ser de idade radiocarbono diferente.

Oceanos são grandes reservatórios de carbono 14. Superfícies de oceanos e outros corpos de águas tem duas fontes de radiocarbono – dióxido de carbono atmosférico e do oceano profundo. Águas profundas nos oceanos obtém carbono 14 se misturando com as águas superficiais, bem como a partir do deterioro radioactivo que já está ocorrendo nos seus níveis. Estudos mostram que o equilíbrio de dióxido de carbono (com carbono 14) nas águas de superfície é da ordem de 10 anos. O grau de equilíbrio de dióxido de carbono em águas profundas permanece desconhecido.

Datas de radiocarbono de um organismo terrestre e marinho de idade equivalente tem uma diferença de cerca de 400 anos radiocarbono. Organismos terrestres como as árvores obtém carbono 14 primariamente do dióxido de carbono da atmosfera, mas organismos marinhos não. Amostras a partir de organismos marinhos como conchas, baleias, e focas parecem muito mais velhos.

Outro factor a considerar é que a magnitude do efeito reservatório marinho não é a mesma em todas as localidades. A mistura de águas profundas para cima com águas superficiais —em um fenómeno conhecido como ressurgência—é dependente da latitude e acontece predominantemente na região equatorial. Forma do litoral, clima local e ventos, ventos alísios e topografia do fundo do oceano, também afectam a ressurgência.

De acordo com um estudo publicado em 1972 por J. Mangerud, a variação global em efeitos reservatório marinhos de radiocarbono, evidente em conchas carbonatos, é devida a mistura incompleta de águas ressurgentes de “velhos” carbonatos inorgânicos do oceano profundo onde longos tempos de permanência de mais de 1.000 anos causam depleção de actividade de carbono 14 através de deterioracao radioactiva, resultando em uma idade aparente de carbono 14 muito antiga.

Como Determinar Efeitos Reservatório Marinho?

Existem três métodos usados para determinar diferenças regionais em efeito reservatório de radiocarbono marinho, conforme listado por Sean Ulm em um reporte de Dezembro de 2006:

• Datação direita por radiocarbono de espécimes marinhas pré-AD 1955 colectadas vivas, de idades históricas conhecidas;
• Datação por radiocarbono de amostras de conchas/carvão pareadas de contextos de alta integridade arqueológica, que se assume sejam contemporâneas; e
• Datação radiocarbono e/ou datação pareada de radiocarbono e urânio-tório (tório-230 e uranio-234) de corais vivos ou conchas vivas de longa vida com bandas de crescimento anual bem claras.

Correcção de Efeito Reservatório Marinho

Amostras marinhas e terrestres não podem ser comparadas ou associadas sem contabilizar o efeito radiocarbono reservatório marinho. Factores de correcção para diferentes oceanos no mundo são encontrados em um banco de dados online, o Marine Reservoir Correction Database, financiado em parte pelo Institute for Aegean Prehistory. Correcções atuais variam de acordo com a localização devido as complexidades na circulacao oceânica.

O banco de dados é também projectado para uso com programas de calibração de datação por radiocarbono tais como CALIB (Stuiver and Reimer, 1993) ou OxCal (Bronk Ramsey 1995) usando o conjunto de dados de calibração marinha de 2004. Também foi observado que amostras de profundidades maiores que 75 metros não foram incluídas no banco de dados devido a que as idades marinhas dos modelos no conjunto de dados de calibração são apenas válidas para a camada de mistura superficial.

Datação por Carbono de Conchas de Moluscos

Fora de todas as espécies de conchas que foram datadas por radiocarbono ao longo dos anos, conchas de moluscos foram as espécies mais testadas. Estas conchas têm ambos componentes orgânicos e inorgânicos. Conchiolon, o componente orgânico, faz apenas um minuto da parte de toda a amostra. Assim as medições de radiocarbono são normalmente aplicadas no componente inorgânico, que é carbonato de cálcio.

Datações por radiocarbono de conchas carbonatos apresentam muitos problemas. Carbonatos são muito solúveis e quimicamente interagem com o ambiente de modo que a precisao dos resultados de datação por carbono 14 ano pode ser garantida. Os resultados devem também levar em conta os efeitos reservatórios de radiocarbono marinho bem como os efeitos de água dura.