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Datação por Radiocarbono: Uma Introdução

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• Willard Libby desenvolveu a datação por radiocarbono como um método para medir a radioactividade.
• Carbono-14 é um isótopo radioactivo fraco de Carbono; também conhecido como radiocarbono, é um cronometro isotópico.
• A datação por radiocarbono somente é aplicável a materiais orgânicos e a alguns materiais inorgânicos (não aplicável aos metais).
• Contagem de gás proporcional, contagem por cintilação líquida, e espectrometria de aceleração de massa são os três principais métodos de datação por radiocarbono.
• Laboratórios de datação por radiocarbono usam Acido Oxálico I e Acido Oxálico II como padrões modernos.
• Medições de radiocarbono são reportadas como Idade Radiocarbono Convencional.

O impacto da técnica de datação por radiocarbono sobre o homem moderno a tornou em uma das mais significativas descobertas do século 20. Nenhum outro método científico tem conseguido revolucionar a compreensão do homem, não somente do seu presente mas também de eventos que já aconteceram há milhares de anos.

Arqueologia e outras ciencias humanas usam datação por radiocarbono para provar ou refutar teorias. Ao longo dos anos, datação por carbono 14 também tem encontrado aplicações em geologia, hidrologia, geofísica, ciência atmosférica, oceanografia, paleoclimatología e até mesmo biomedicina.

Pioneiro da Datação por Radiocarbono

O físico-químico americano Willard Libby liderou uma equipe de cientistas na era pós Segunda Guerra Mundial para desenvolver um método de medição da actividade do radiocarbono. Ele é creditado de ser o primeiro cientista a sugerir que o isótopo de carbono instável chamado radiocarbono ou carbono 14, pode existir em matéria viva.

O senhor Libby e sua equipe de cientistas foram capazes de publicar um documento que resume a primeira detecção de radiocarbono em uma amostra orgânica. Foi também Mr. Libby quem primeiro mediu taxa de decomposição de radiocarbono e estabeleceu 5568 anos ± 30 anos como a meia-vida.

Em 1960, Mr. Libby foi agraciado com o Premio Nobel de Química, em reconhecimento dos seus esforços para desenvolver datação por radiocarbono.

Princípios Básicos de Datação por Carbono

Radiocarbono, ou carbono 14, é um isótopo do elemento carbono que é instável e fracamente radioactivo. Os isótopos estáveis são carbono 12 e carbono 13.

Carbono 14 está continuamente sendo formado na atmosfera superior pelo efeito dos neutrões de raios cósmicos sobre átomos de nitrogénio 14. E rapidamente oxidado no ar formando dióxido de carbono e entra no ciclo de carbono global.

Plantas e animais assimilam o carbono 14 a partir de dióxido de carbono ao longo de sus vidas. Quando eles morrem, deixam de intercambiar carbono com a biosfera e seu conteúdo de carbono 14 começa a diminuir a uma taxa determinada pela lei de decadência radioactiva.

Datação por radiocarbono é essencialmente um método desenvolvido para medir a radiactividade residual. Ao conhecer o quanto de carbono 14 é deixado numa amostra, a idade do organismo quando morreu pode ser conhecida. Deve-se notar que embora os resultados de datação por radiocarbono indicam quando o organismo estava vivo, mas não quando um material daquele organismo foi usado.

Materiais Datáveis por Radiocarbono

Nem todos os materiais podem ser datados por radiocarbono. A maioria, se não todos, os compostos orgânicos podem ser datados. Algum material inorgânico, como o componente de aragonite de uma concha, também pode ser datado desde que a formação do mineral tenha envolvido assimilação de carbono 14 em equilíbrio com a atmosfera.

Amostras que foram datadas por radiocarbono desde o início do método incluem carvão, madeira, galhos, sementes, ossos, conchas, couro, turfa, lama do lago, solo, cabelo, cerâmica, pólen, pinturas de parede, corais, resíduos de sangue, tecidos, papel ou pergaminho, resinas, e água, entre outros.

Pré-tratamentos físicos e químicos são feitos nesses materiais para remover possíveis contaminantes antes de serem analisados por seu conteúdo de radiocarbono.

Principais Métodos de Medição de Radiocarbono

Há três técnicas principais usadas para medir o teor de carbono 14 de uma dada amostra— contagem proporcional de gás, contagem de cintilação líquida, e acelerador de espectrometria de massa.

Contagem proporcional de gás é uma técnica convencional de datação radiométrica que conta as partículas beta emitidas por uma determinada amostra. Partículas beta são produtos da decomposição de radiocarbono. Neste método, a amostra de carbono é primeiro convertida para o gás dióxido de carbono antes que a medição de gás em contadores proporcionais ocorra.

Contagem de cintilação líquida é outra técnica de datação por radiocarbono, que era popular nos anos 1960. Neste método, a amostra está em forma líquida e um cintilador é adicionado. Este cintilador produz um flash de luz quando interage com uma partícula beta. Um frasco com uma amostra é passado entre dois fotomultiplicadores, e somente quando ambos os dispositivos registram o flash de luz, uma contagem é feita.

Acelerador de espectrometria de massa (AMS) é um método moderno de datação por radiocarbono que é considerado a forma mais eficiente de medir o conteúdo de radiocarbono de uma amostra. Neste método, o conteúdo de carbono 14 é directamente medido em relação ao carbono 12 e carbono 13 presente. O método não conta partículas beta mas o número de átomos de carbono presentes na amostra e a proporção dos isótopos.

Normas da Datação por Radiocarbono

A idade radiocarbono de uma certa amostra de idade desconhecida pode ser determinada através da medição do seu conteúdo de carbono 14 e comparando os resultados aos da atividade de carbono 14 de amostras modernas e antecedentes.

A principal norma moderna usada por laboratórios de datação por radiocarbono foi o Acido Oxálico I obtido do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, em Maryland. Este ácido oxálico veio de beterraba em 1955. Cerca de 95% da atividade de radiocarbono de Acido Oxálico I é igual a atividade de radiocarbono medida do radiocarbono absoluto padrão— uma madeira em 1890 não afectada por efeitos de combustíveis fósseis.

Quando os estoques de Acido Oxálico I foram quase totalmente consumidos, outro padrão foi feito a partir de uma colheita de 1977 de melaço de beterraba francês. O novo padrão, Acido Oxálico II, provou ter somente uma pequena diferença com Acido Oxálico I em termos de conteúdo de radiocarbono. Ao longo dos anos, outras normas secundárias de radiocarbono foram feitas.

Atividade de radiocarbono de materiais de fundo são também determinadas para remover a sua contribuição dos resultados obtidos durante a análise de uma amostra. Atividade de radiocarbono de fundo é medida, e os valores obtidos são deduzidos dos resultados da datação por radiocarbono da amostra. Amostras de fundo analisadas são geralmente de origem geológica de idade infinita, como o carvão, lignite e calcário.

Medidas de datação por Radiocarbono

Uma medição por radiocarbono é denominada uma idade radiocarbono convencional (CRA). As convenções CRA incluem (a) uso da meia-vida de Libby, (b) uso de Acido Oxálico I ou II ou qualquer outro padrão secundário apropriado como o padrão de radiocarbono moderno, (c) correcção para fraccionamento isotópico da amostra a um valor normalizado ou valor base de -25.0 por mil em relação a proporção de carbono 12/carbono 13 no padrão de carbonato VPDB – formação de Cretáceo belemnites em Peedee na Carolina do Sul, (d) zero BP (Antes Presente) é definida como AD 1950, e (e) o pressuposto de que os níveis globais de radiocarbono são constantes.

Erros padrões também são relatados em um resultado de datação por radiocarbono, daí os valores “±”. Estes valores foram obtidos por meios estatísticos.