Datação por Radiocarbono: Uma Introdução

  • 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Referências:
1. American Chemical Society National Historic Chemical Landmarks. Discovery of Radiocarbon Dating (accessed October 31, 2017).
2. Sheridan Bowman, Radiocarbon Dating: Interpreting the Past (1990), University of California Press