Datação por Radiocarbono: Uma Introdução

  • Willard Libby desenvolveu a datação por radiocarbono como um método de mensuração de radioatividade.
  • Carbono-14 é um isótopo radioativo fraco do Carbono; também conhecido como radiocarbono, é um cronômetro isotópico.
  • A datação por radiocarbono só é aplicável a materiais orgânicos e a alguns materiais inorgânicos (não é aplicável aos metais).
  • A contagem proporcional de gás, a contagem por cintilação líquidae a espectrometria de massas com aceleradores são os três métodos principais de datação por radiocarbono.
  • Os laboratórios de datação por radiocarbono usam o Ácido Oxálico I e o Ácido Oxálico II como padrões modernos.
  • As medições de radiocarbono são relatadas como Idade Convencional de Radiocarbono.

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 aconteceram há milhares de anos.

A arqueologia e outras ciências humanas usam a datação por radiocarbono para provar ou refutar teorias. Ao longo dos anos, a datação por carbono 14 também tem encontrado aplicações em geologia, hidrologia, geofísica, ciência atmosférica, oceanografia, paleoclimatológica e até mesmo na biomedicina.

Pioneiro da Datação por Radiocarbono

O físico e químico americano Willard Libby liderou uma equipe de cientistas depois da Segunda Guerra Mundial para desenvolver um método de medição da atividade do radiocarbono. Ele foi o primeiro cientista a ter sugerido que o isótopo de carbono instável, conhecido como radiocarbono ou carbono 14, podia 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, o Sr. Libby recebeu o Prêmio Nobel de Química em reconhecimento pelos seus esforços no desenvolvimento da datação por radiocarbono.

Princípios Básicos de Datação por Carbono

Radiocarbono, ou carbono 14, é um isótopo do elemento carbono instável e levemente radioativo. Os isótopos estáveis são carbono 12 e carbono 13.

O carbono 14 está continuamente sendo formado na atmosfera superior pelo efeito dos nêutrons de raios cósmicos nos átomos de nitrogênio 14. Ele é rapidamente oxidado no ar, formando dióxido de carbono, e entra no ciclo de carbono global.

As plantas e os animais assimilam o carbono 14 a partir do dióxido de carbono ao longo de suas vidas. Ao morrerem, eles deixam de intercambiar carbono com a biosfera e seu conteúdo de carbono 14 começa a diminuir a uma taxa determinada pela lei de decadência radioativa.

A datação por radiocarbono é essencialmente um método desenvolvido para medir a radioatividade residual. Ao sabermos quanto carbono 14 é deixado em uma amostra, a idade do organismo no momento em que morreu pode ser conhecida. Deve-se observar que os resultados da datação por radiocarbono indicam quando o organismo estava vivo, mas não quando um material daquele organismo foi utilizado.

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.

As amostras que foram datadas por radiocarbono desde a introdução deste método incluem: carvão, madeira, galhos, sementes, ossos, conchas, couro, turfa, lama de lagos, 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

Beta AMS Lab

Três técnicas principais são utilizadas na medição do teor de carbono 14 de uma determinada amostra – contagem proporcional de gás, contagem de cintilação líquida e espectrometria de massas com aceleradores.

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 convertida ao gás dióxido de carbono antes que a medição seja feita em contadores proporcionais de gás.

A Contagem de cintilação líquida é outra técnica de datação por radiocarbonoque foi popular na década de 60. 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.

A espectrometria de massas com aceleradores (EMA) 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 diretamente 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.

O principal padrão moderno utilizado por laboratórios de datação por radiocarbono era o Ácido Oxálico I obtido do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, em Maryland. Este ácido oxálico originou de beterrabas em 1955. Cerca de 95% da atividade de radiocarbono do Ácido Oxálico I é igual à atividade de radiocarbono medida do padrão absoluto de radiocarbono – uma madeira de 1890 não afetada pelos efeitos de combustíveis fósseis.

Quando os estoques de Ácido Oxálico I estavam quase totalmente consumidos, outro padrão foi obtido a partir do melaço de beterraba francesa colhida em 1977. O novo padrão, designado Ácido Oxálico II, apresentou apenas uma pequena diferença em relação ao Ácido Oxálico I em termos de conteúdo de radiocarbono. Ao longo dos anos, outros padrões secundários de radiocarbono foram introduzidos.

A atividade de radiocarbono de materiais de fundo também é determinada para remover a sua contribuição aos resultados obtidos durante a análise de uma amostra. A atividade de radiocarbono do antecedente é medida e os valores obtidos são diminuídos dos resultados da datação por radiocarbono da amostra. As amostras de referência analisadas geralmente são de origem geológica e de idade infinita, tais como o carvão, linhita e calcário.

Medidas de datação por Radiocarbon

Uma medição por radiocarbono é denominada uma idade convencional de radiocarbono (ICR). As convenções ICR incluem (a) uso da teoria de meia-vida de Libby, (b) uso de Ácido Oxálico I ou II ou qualquer outro padrão secundário apropriado, tal como o padrão de radiocarbono moderno, (c) correção para fracionamento isotópico da amostra a um valor normalizado ou valor base de -25.0 por milem relativa à proporção de carbono 12/carbono 13 no padrão de carbonato VPDB – Formação de belemnites cretáceos em Peedee, na Carolina do Sul, (d) AP zero (Antes do Presente) é definida comoAC 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.