Todas las entradas por Anabel_GeoRaman

Geóloga por vocación (no podría ser otra cosa) encontré en la Química otra pasión de la mano de las personas con las que tengo la suerte de trabajar. Me gusta el campo, pasar tiempo con mi familia y mis amigos, y sentir que aporto algo a esta sociedad.

Abecevidas | Mary Arizona “Zonia” Baber

Participamos con este retrato alfabético en la iniciativa de escritura creativa del mes de febrero 2021 de Café Hypatia: Herederas de Hypatia. #PVherederas #11F #Polivulgadoras

Ayudó a la creación del Indiana Dunes National Park.

Buscó mejorar la enseñanza, revisando los libros de texto y actualizando frases y conceptos anticuados.

Cofundó la Sociedad Geográfica de Chicago en 1898.

Defendió la necesidad del trabajo de campo y de laboratorio, motivando el conocimiento a través de la experiencia y no de la memoria.

Laboratorio de Geografía de Zonia Baber.
Imagen de su artículo: Geography, publicado en ‘The Course of Study’ (1901).Vol. 1, No. 8, pp. 704-706. Universidad de Chicago

Estudió geología en Universidad de Chicago, en la primera clase que permitió a estudiantes mujeres.

Fue miembro de la Sociedad de Mujeres Geógrafas desde 1927.

Garantizó la representación de las mujeres de Puerto Rico en el sufragio en ese territorio.

Zonia Baber (izq.), como representante de las mujeres de Puerto Rico, con Burnita Shelton Matthews (drcha.), secretaria de Investigaciones Jurídicas del Partido Nacional de la Mujer. Dialogan sobre la redacción del proyecto de ley del sufragio de las mujeres de Puerto Rico en el Congreso de EE.UU.
Imagen: Biblioteca del Congreso de los EE.UU.

Holística era su visión de la educación, las ramas del conocimiento las entendía como interdependientes y así debían de enseñarse (artículo).

Inventó y patentó un escritorio adaptado al estudio de la geografía y la geología.

Escritorio patentado por Zonia Baber en 1896.
Imagen: Google Patents.

Juntó en el escritorio un recipiente para arcilla, un pozo de agua y una bandeja para arena, que servían al alumnado para crear sus propios paisajes en miniatura.

Una de las clases de Zonia Baber donde empleaba los pupitres que ella misma diseñó.
Imagen de su artículo: Geography, publicado en ‘The Course of Study’ (1901).Vol. 1, No. 5, pp. 409-412. Universidad de Chicago.

Las excursiones de campo le parecían una herramienta indispensable para un mayor rendimiento intelectual de sus estudiantes (artículo).

Mujer aceptada, junto con Like Florence Bascom, en la lista de American Men of Science.

Nació en el condado de Clark County (Illinois).

Obtuvo su título de maestra en geografía en 1885, y su licenciatura en ciencias en 1904.

Zonia Baber recolectando fósiles en Mazon Creek (Illinois), como parte de una clase de geología en 1895. Imagen: Archivo fotográfico de la Universidad de Chicago.

Profesora de geología y geografía en la Universidad de Chicago.

Zonia Baber junto al resto de profesores de la Facultad de Geología, Geografía y Paleontología de la Universidad de Chicago en el curso 1912-1913.
Imagen: Archivo fotográfico de la Universidad de Chicago.

Quiso hacer de la geografía un medio para conexión y comprensión entre culturas y no de dominación, como se percibía en la época colonial en la que vivió.

Recibió la Medalla de Oro de la Sociedad Geográfica de Chicago a su trayectoria, en el 50 aniversario de su fundación.

Sufragista activa, luchó por los derechos de las mujeres y de las minorías.

Tuvo que mudarse con su tío para estudiar secundaria, ya que en su condado las mujeres no podían estudiar.

Una de las integrantes del comité panamericano de la Liga Internacional de Mujeres por la Paz y la Libertad.

Viajó por América, Asia, Europa y Oriente Medio, y elaboró un mapa con los Monumentos a la Paz que visitó.

Mapa realizado por Zonia Baber con los Monumentos a la Paz que visitó. Imagen: Archivos de la universidad privada de Pensilvania Swarthmore College.

Washington fue la sede del 4º Congreso Internacional organizado por la Women International League for Peace & Freedom (WILPF), al que asistió.

De izquierda a derecha: Ida Perry Johnson, Zonia Baber y Mabel Powers en 1924 en el 4º Congreso Internacional de la Liga Internacional de Mujeres por la Paz y la Libertad (WILPF). Imagen: Archivos de la universidad privada de Pensilvania Swarthmore College.

Yacen sus cenizas, junto con las de su hermana Helen Scoville Baber, en el cementerio de Evergreen (Lansing, Michigan), municipio donde vivieron juntas sus últimos años.

Tumba de las cenizas de Zonia, y las de su hermana Helen, en el cementerio histórico de Evergreen (Lansing, Michigan). Imagen: fotografía cedida por la Asociación sin ánimo de lucro “The Friends of Lansing´s Historic Cementeries @LansingCementeries“.

Zonia contribuyó a entender la geología y la geografía como lo hacemos hoy en día.

En resumen

Los otros “relojes de arena”. Método de datación por OSL

Texto y gráficos – Ana Isabel Casado Gómez

Los clásicos relojes de arena cronometran el tiempo en función de lo que tarda en pasar la arena que contienen por su estrecha cintura. Pero existe otro tipo de “relojes en la arena” que nos permiten contar el tiempo gracias a su estructura cristalina y a la luz, proporcionándonos un práctico método de datación: la Luminiscencia Ópticamente Estimulada u OSL.

El método de datación por OSL, por su acrónimo en inglés (Optically Stimulated Luminescence), se emplea principalmente en materiales sedimentarios detríticos (como la arena y los limos de las dunas de La Moraña).

Este método tiene un rango de aplicación de entre 6 y 800.000 años, aunque no para de optimizarse y se han llegado a datar sedimentos de 1,5 Ma (Bartz et al., 2019).

Esta técnica se desarrolló ante la necesidad de datar de manera directa los sedimentos, sin utilizar materia orgánica a la que aplicarle la datación por Carbono-14, ya que no siempre se encuentran restos biológicos en los sedimentos. Además, el límite de datación del Carbono-14 es menor (60.000 años) y es a veces insuficiente.

Cómo funciona

Para la datación por OSL se utiliza el cuarzo. Esto supone una gran ventaja frente a otras técnicas ya que el cuarzo es uno de los minerales más duros, resistentes y abundantes de la superficie terrestre.

Con el método de luminiscencia ópticamente estimulada se data el último momento en que un material de origen sedimentario estuvo expuesto a la luz solar, el momento de su sedimentación y enterramiento.

¿Qué le sucede al cuarzo cuando recibe luz solar? ¿Y cuando se entierra y deja de recibir esa luz?

Cuando los sedimentos se encuentran en la superficie, la radiación solar visible “limpia” el cuarzo eliminando cualquier electrón que pudiera encontrarse atrapado en su estructura, esto se conoce como blanqueamiento. (Figs. 1.A).

Al enterrarse el sedimento y dejar de estar radiado por el Sol, el cuarzo comienza a recibir un débil flujo de partículas radiactivas (alfa α, beta β y gamma γ) provenientes de elementos radiactivos que forman parte de otros minerales del propio sedimento (como el torio, el uranio y el potasio-40 de la biotita, la circonita, el apatito o el esfeno, o el potasio-40 de los feldespatos blancos y rosas).

La consecuencia de esta radiación natural propia del sedimento es la acumulación progresiva de electrones en trampas dentro de la estructura cristalina de los cuarzos: cuanto más tiempo permanezcan los cuarzos enterrados y protegidos de la luz, más electrones acumularán en su estructura (Figs. 1.B).

Fig. 1. Esquema de los procesos radiactivos que tienen lugar en los sedimentos, tanto a macroescala como a microescala. A) Cuando el cuarzo es radiado por la luz solar y su estructura está libre de electrones. B) Cuando el cuarzo queda enterrado y afectado por otras radiaciones que no son la solar, acumulando electrones en su estructura cristalina.

¿Cómo se recogen las muestras en el campo?

Para poder emplear este método con éxito, es necesaria una recogida muy meticulosa de las muestras en el campo. Para ello:

  1. Se introduce un tubo metálico dentro del sedimento (Fig. 2A) para proteger la muestra de la luz, y evitar así la pérdida de los electrones acumulados en los cuarzos. El tubo se coloca perpendicular a la superficie del afloramiento y se introduce en el sedimento. Se extrae un testigo dejando un agujero cilíndrico en el sedimento.
  2. Posteriormente, con un taladro de corona circular (Fig. 2B), se extrae el sedimento que hay alrededor de la muestra para hacer medidas sobre este sedimento en el laboratorio.
  3. Por último, se introduce un dosímetro en el agujero y se toman medidas de radiación gamma (γ) in situ (Fig. 2C).
Fig. 2. Fotografías del proceso de recogida de muestras para datación por OSL. A) Detalle de la extracción de la muestra. Una persona sujeta el tubo metálico mientras que otra lo golpea con una maza hasta conseguir introducirlo en el sedimento y extraer la muestra protegida de la luz. B) Recogida del sedimento colindante a la muestra para medir la humedad, los elementos radiactivos y la radiación beta (β) del sedimento. C) Dosímetro midiendo la radiación gamma (γ) en el interior del sedimento. Fotografías: AI Casado.

¿Y qué hacemos con las muestras en el laboratorio?

Una vez en el laboratorio, los granos de cuarzo se separan del resto de minerales. Esto se hace en un cuarto oscuro (como los de revelado de fotografías en papel) empleando una tenue luz roja cuya radiación no interfiere con los electrones atrapados en la estructura del cuarzo (Figs. 3A).

Separados los cuarzos, se exponen a una radiación visible controlada semejante a la radiación visible solar. Al iluminar los cuarzos, los electrones que habían quedado atrapados en su estructura durante su enterramiento emiten una señal luminiscente que permite contabilizar cuántos electrones se han acumulado (esta cantidad de electrones se conoce como paleodosis) (Figs. 3B).

Fig. 3. Esquema de los procesos radiactivos que tienen lugar en los sedimentos, tanto a macro como a microescala, en el laboratorio. A) Cuando el cuarzo es radiado por una tenue luz roja. B) Cuando se radia con una luz similar a la solar, permitiendo contabilizar los electrones atrapados en su estructura cristalina.

La datación

¿Y cómo sabemos cuántos años suponen los electrones contabilizados?

Como cada sedimento es diferente, hay que evaluar en el laboratorio cuál es la dosis de radiación natural del sedimento tomado alrededor de la muestra (Fig. 2B) conociendo la radiación gamma (γ) y midiendo la humedad, los elementos radiactivos y las partículas beta (β).

Con todos estos datos, se puede evaluar cuántos electrones puede generar cada muestra en un año (dosis anual).

Al dividir la dosis acumulada en la muestra de manera natural, la paleodosis, (que se ha obtenido contabilizando los electrones atrapados en el cuarzo en el paso anterior) entre la dosis anual obtenida experimentalmente, se puede conocer cuántos años hace que se produjo la sedimentación de la muestra.

  • De esta forma, si los cuarzos han recibido poca dosis cada año (dosis anual) y han acumulado muchos electrones (paleodosis), la edad es alta.
  • Si la dosis anual que recibían los cuarzos era muy grande, aunque haya acumulados muchos electrones tendrán una edad baja.

Por eso es necesario medir la dosis anual de cada muestra.

Resumiendo…

La datación por OSL o datación por Luminiscencia Ópticamente Estimulada se emplea para conocer la edad del momento de sedimentación de un depósito que contenga granos de cuarzo (Fig. 4).

La radiación solar mantiene los cuarzos superficiales “limpios” de cualquier otra radiación que pudieran acumular durante la erosión y el transporte.

Cuando se produce la sedimentación, los cristales de cuarzo enterrados que ya no reciben radiación solar comienzan a recibir una radiación débil procedente de elementos radiactivos de los minerales que los rodean, y acumulan electrones en su estructura.

Los cristales de cuarzo se “llenan” de electrones de manera gradual, a un ritmo constante en el tiempo (dosis anual).

Y es el contaje de esos electrones lo que determina la paleodosis, con lo que se puede calcular cuánto tiempo ha pasado desde que quedaron enterrados y dejaron de recibir luz solar.

Cuando se iluminan de nuevo esos cuarzos con una radiación visible similar a la solar, los electrones atrapados en el cuarzo se liberan emitiendo una señal luminiscente.

Midiendo esos electrones y la dosis anual del sedimento, se puede saber cuántos electrones estaban atrapados en el cuarzo y calcular la edad en que se produjo la sedimentación.

Fig. 4. Gráfica resumen de la acumulación de radiación beta (β) en el cuarzo en función del tiempo y de las condiciones de exposición a la luz (modificado de Aitken, 1998)

¿Sabías que… el feldespato también tiene la capacidad de albergar electrones en trampas de su estructura cristalina, por el mismo proceso que el cuarzo? Para la datación con feldespatos el procedimiento es similar al OSL, pero se emplea radiación infrarroja para estimular la luminiscencia. En ese caso, se denomina IRSL o Luminiscencia estimulada por infrarrojos.

Referencias

Abecevidas | Mary Anning

Participamos con este retrato alfabético en la iniciativa de escritura creativa del mes de mayo 2020 de Café Hypatia #PVgeología #Polivulgadores

Acantilados exploraba cada día.

Blue Lias se llamaba la formación geológica donde trabajaba.

Formación Blue Lias en Lyme Regis, Dorset, Reino Unido. Imagen de Michael MaggsCC BY-SA 2.5.

Calizas y pizarras las rocas que pisaba.

Diseccionaba peces y sepias para aprender anatomía.

Esqueletos de piedras lo que ver sabía.

Fósiles de ammonites, belemnites y demás criaturas marinas siempre en su cesta.

Geólogos y coleccionistas iban a visitarla.

Hija de Molly y Richard, ebanistas humildes.

Ictiosaurio, el reptil marino que le dio la fama.

Dibujo de un artículo de 1814 de Everard Home para la Royal Society mostrando el cráneo de un ictiosauro encontrado por los Anning. Everard Home (1756 – 1832) – Philosophical Transactions of the Royal Society 1814. Dominio público.

Jurásico, la edad de los materiales que estudiaba.

Lyme Regis, costa jurásica en Reino Unido. Imagen de Johnnie Shannon en Pixabay.

Kilómetros de costa lo que sumaba cada día a sus zapatos.

Ilustración de Mary Anning buscando fósiles, por Henry De la Beche. Dominio público.

Lyme Regis, la ciudad donde nació, vivió y murió.

Mujer pobre y sin estudios que fascinó a los científicos con sus descubrimientos.

No fue reconocida como se merecía.

Placa situada en el lugar donde Mary Anning nació: «MARY ANNING. 1799-1847. Hoy es el Museo de Lyme Regis. La casa fue su hogar y tienda de fósiles hasta 1826. Imagen de Gaius Cornelius. Dominio público.

Ocupación diaria la de buscar fósiles, hiciera el tiempo que hiciera.

Pionera de la paleontología moderna.

Quiso leer la historia en las rocas.

Resucitó los lechos marinos jurásicos.

Su perro Tray la acompañaba cada día.

Retrato de Mary Anning. Imagen: ‘Mr. Grey’ in Crispin Tickell’s book ‘Mary Anning of Lyme Regis’ (1996) – Two versions side by side, Sedgwick Museum. Dominio público.

Thomas Birch fue quien se fijó primero en sus hallazgos.

Utilizada por los científicos de la época.

Vendió hasta los muebles de su casa para poder sobrevivir.

William Buckland, geólogo de Oxford, acudía cada Navidad a buscar fósiles con ella.

William Buckland (1784-1856)

Xilografió la vida pasada de Lyme Regis.

Yace en una austera tumba, junto a su hermano.

Tumba de Mary y Joseph Anning en St Michael’s parish church, Lyme Regis, Inglaterra. Imagen: Ballista de la Wikipedia en inglés.

Zarandeó la ciencia y contribuyó a las bases de la teoría de la evolución.

En resumen

Abecevidas | Mary Anning

Dendrocronología: contando anillos

Texto y gráficos – Ana Isabel Casado

Fotografías – Gabriel Castilla

La palabra dendrocronología proviene del griego antiguo:

  • dendro- significa “árbol
  • -crono- significa “tiempo
  • –logía significa “estudio

Por lo que dendrocronología quiere decir literalmente “estudio del tiempo de los árboles”.

Y es que este método de datación se basa en el crecimiento de los árboles (y algunos arbustos leñosos) para poder contar el tiempo. La edad máxima que se ha llegado a datar con este método es de 10.000 años.

Los anillos de los árboles

Los árboles que viven en zonas con clima estacional crecen generando un anillo cada año, como si fueran las capas de una cebolla. De esta manera, la capa más externa del tronco se está generando en el año actual y el centro se formó en su primer año de crecimiento.

1 anillo = 1 año

Al poder obtener un valor numérico de años, se considera un método de datación absoluta (permite precisar la edad concreta).

Pero, además, los anillos de los árboles nos aportan mucha información de las condiciones en las que han vivido los árboles en cada momento, no solo los años que tienen (Fig. 1).

Fig. 1: Esquema de la sección del tronco de un pino. El desarrollo de los árboles se produce generando anillos año a año. Estos anillos registran las condiciones en las que se ha desarrollado el árbol. Sus anillos de épocas lluviosas son anchos mientras que los de épocas secas son estrechos. También se pueden ver cicatrices si el árbol sufrió alguna lesión, por un incendio o los golpes de las piedras de una avalancha, por ejemplo.

En cada anillo se pueden diferenciar dos zonas:

  • Zona ancha y clara: se corresponde con el crecimiento de primavera/principios del verano, cuando las lluvias y los aportes de nutrientes son mayores y el árbol se desarrolla más.
  • Zona estrecha y oscura: se forma con el crecimiento de finales de verano y el final del crecimiento por ese año. Su color oscuro y su poco grosor son la consecuencia de una menor disponibilidad de agua y nutrientes por parte del árbol.

Además, el tamaño de los anillos de unos años a otros varía en función de si fueron años lluviosos y cálidos (anillos amplios) o si hubo sequías y frío (anillos angostos). Los árboles de la misma zona tendrán un desarrollo del grosor de sus anillos similar ya que vivirán en las mismas condiciones ambientales.

¿Cómo podemos estudiar los anillos de los árboles sin tener que talarlos?

Cuando se realiza un estudio mediante los anillos de los árboles, se necesitan muestras de distintos individuos e incluso de distintas especies para poder llegar a una conclusión global. Con el fin de NO dañar a los árboles en este tipo de estudios, se utiliza un utensilio llamado barrena Pressler.

Esta barrena se introduce girándola manualmente en el árbol gracias a que está provista de un tornillo con filos en su punta (Fig. 2).

Según penetra la barrena en el árbol va generando un testigo cilíndrico que queda dentro de la propia barrena. De esta manera, podemos extraer del árbol testigos de unos 0,5 cm de diámetro y de largo variable (15-20 cm suele ser suficiente).

Fig. 2: Esquema del funcionamiento de la Barrera Pressler para obtener testigos de los anillos de los árboles. La barrena se introduce en el tronco haciéndola girar de manera manual a la vez que se presiona, gracias al tornillo afilado que posee en la punta. Al ir penetrando la barrena, corta perpendicularmente los anillos del árbol de fuera hacia dentro obteniéndose el registro completo del desarrollo del árbol. Lo que se consigue es un testigo cilíndrico donde se ven las secciones de los anillos como si fuera el “código de barras” del árbol.

En estos testigos se pueden observar los grosores de los anillos y tener así el registro completo de los años de vida del árbol sin dañarlo (Fig. 3). El pequeño orificio que queda en el tronco se cubre con cera para evitar posibles bacterias e insectos que pudieran perjudicar al árbol.

Fig. 3. Testigo de pino obtenido con una barrena Pressler.

¿Y cómo podemos datar hasta 10.000 años de antigüedad con los árboles?

Para poder datar mediante este método es necesario tener un registro de madera lo más continuo posible.

Partiendo de testigos de árboles vivos que nos ayuden a situarnos en el tiempo, se hacen coincidir los anillos de los primeros años de vida de los árboles con los últimos años registrados en la madera arqueológica de construcciones (como puentes e iglesias) hechas con árboles de la zona (Fig. 4).

Siendo capaces de encontrar este solapamiento del código que forman los anillos de los árboles en maderas cada vez más antiguas, se puede llegar a completar el patrón de crecimiento de los anillos de los árboles con restos de troncos conservados en el registro sedimentario, como en los sedimentos de dunas o de lagunas.

La fecha más antigua que se ha llegado a contabilizar mediante este método es de aproximadamente 10.000 años, coincidiendo con el comienzo del Neolítico (cuando las sociedades humanas pasaron a ser agrícolas-ganaderas y se valían de la madera para hacer sus construcciones).

Fig. 4: Para poder contar anillos/años que permitan hacer dataciones arqueológicas e incluso geológicas, es necesario tener un registro continuo del patrón de crecimiento de los anillos de los árboles de esa zona. Se parte de madera de árbol actual, donde se tienen localizados los años a los que pertenecen sus anillos. Se busca la coincidencia de los primeros años de vida del árbol con madera arqueológica de construcciones de la zona (de construcciones antiguas como iglesias). Esta misma metodología se repite sobre madera cada vez más antigua hasta llegar a emplear restos de madera conservados en sedimentos como dunas o depósitos lacustres. Con toda esa información, se obtiene el registro continuo del desarrollo de los anillos de los árboles de esa zona (líneas marrones sobre testigo blanco).

Una vez se ha obtenido el patrón de crecimiento de los árboles de una zona, se pueden datar tanto restos leñosos (de manera directa) como eventos en los que se ve implicada la madera. Para ello, hay que hacer coincidir los anillos de los restos de madera que se quiere datar con el del patrón de crecimiento de los anillos de la zona.

Por ejemplo, si se encuentra un tronco en los sedimentos de un lago (Fig. 5), podremos comparar los anillos del tronco encontrado con los anillos del registro de la zona, obteniendo una edad para ese tronco. Pero, además, como ese tronco está dentro de un depósito sedimentario, podemos decir que la sedimentación fue posterior al tronco, obteniendo así una datación relativa del momento de la sedimentación.

Fig. 5: Ejemplo de datación dendrocronológica. Conociéndose la relación de los anillos de los árboles en cada momento, se compara ésta con los restos de troncos encontrado en los sedimentos de relleno de un lago. Se obtiene que el árbol vivió al menos entre los años 1250 y 1310. Además, como su enterramiento fue posterior a la muerte del árbol, podemos saber que el sedimento donde se encuentran éstos troncos se depositó posteriormente al año 1310.

Para realizar la datación mediante los anillos de los árboles, se identifica el patrón de crecimiento de los restos de árboles que se quieren datar en el registro dendrocronológico de la zona donde se han encontrado.

¿Cómo es el código de los anillos de los árboles de Ávila de los últimos años?

El factor que más condicionará la anchura de los anillos de los árboles es la disponibilidad de agua, principalmente la lluvia.

En la Figura 6 podemos ver el registro de lluvias del centro de la Península de los últimos años. Para que sea más fácil de diferenciar, se han coloreado en verde las barras correspondientes a los años más lluviosos y en rojo las de los años más secos.

Al observar los anillos de un testigo de pino, somos capaces de reconocer algunos de los años en función del grosor de su anillo correspondiente:

  • Años más lluviosos y por tanto anillos más anchos (años 1972, 1997 y 2010).
  • Y años más secos con anillos más estrechos (años 1954, 1983 y 2005).
Fig. 6: Registro de las precipitaciones del centro de la Península Ibérica desde 1940 a 2018. Se han marcado de color verde los años más lluviosos y de color rojo los más secos. Cuando se compara el registro de lluvias con los anillos de crecimiento de un pino de la zona, se puede comprobar cómo es posible identificar dichos años porque los anillos más anchos se corresponden con los años lluviosos y los anillos estrechos con los años más secos. Este patrón de crecimiento de los anillos será similar en los árboles que se han desarrollado en esta misma zona.

¿Sabías que… el árbol apodado Matulasen era el árbol vivo más viejo del mundo, con 4850 años. En 2016 se descubrió un árbol aún más viejo, se estima que tiene unos 5067 años. Ambos árboles perteneces a la especie Pino longevo (Pinus longaeva) y se encuentran en el Bosque Nacional de Inyo, en las Montañas Blancas de California (Estados Unidos) pero su ubicación exacta no se ha desvelado para evitar su destrucción?

Ejemplar de Pino longevo (Pinus Longaeva) en las Montañas Blancas de California (Estados Unidos). Imagen: Rick Goldwater Wikimedia Commons.

¿Sabías que… el árbol más viejo de España, y de los más viejos de Europa, se encuentra en la Sierra de Cazorla (Jaén). Se trata de un Tejo Milenario (Taxus baccata) y tiene más de 2500 años?

El tejo milenario (Taxus baccata) de más de 2500 años, en la Sierra de Cazorla (Jaén), es el árbol más viejo de España.

En la provincia de Ávila (España) hay algunos ejemplares de árboles con solera, como la llamada “encina milenaria” del castro vetón de la Mesa de Miranda, en Chamartín, o el ejemplar de castaño conocido como “El Abuelo”, en el castañar de El Tiemblo.

¿Quieres saber más sobre métodos de datación?

Método de datación por radiocarbono (o Carbono-14)

Organismos que colonizan los granitos: la liquenometría

Estudio de la evolución paleoclimática a partir de las turberas

El análisis de los pigmentos minerales. Espectroscopía Raman

Referencias

Método de datación por radiocarbono (o Carbono-14)

Texto y gráficos – Ana Isabel Casado Gómez

La técnica conocida como “Carbono 14” es un método de datación absoluta que se basa en el carbono que se encuentra en muestras de origen biológico como los fósiles o el carbón.

Los seres vivos dependemos del carbono para nuestra existencia, ya que forma parte de nuestro organismo constituyendo moléculas (ADN, colágeno, queratina…) y tejidos, tanto orgánicos como inorgánicos (plumas, pelo, huesos, conchas…). Los seres vivos obtenemos este carbono de la naturaleza mediante la ingesta de alimentos o, en el caso de las plantas, con la fotosíntesis.

Isótopos de carbono

El carbono es un elemento que se encuentra en la naturaleza como tres posibles isótopos (fig. 1):

  • El Carbono-12 tiene 6 protones y 6 neutrones, 12 partículas subatómicas en su núcleo.
  • El Carbono-13 tiene 6 protones y 7 neutrones, 13 partículas subatómicas en su núcleo.
  • El Carbono-14 tiene 6 protones y 8 neutrones, 14 partículas subatómicas en su núcleo.

La diferencia entre un isótopo y otro es el número de neutrones que posee, ya que todos tienen los mismos protones y los mismos electrones. El nombre de los distintos isótopos de carbono viene dado por la suma de los protones y los neutrones que hay en su núcleo.


Figura 1. Los tres isótopos de carbono, tanto estables como inestables (radiactivos) con sus respectivos número de protones, neutrones y electrones;  y su abundancia en la naturaleza.

El Carbono-12 y el Carbono-13 son estables y se mantendrán inalterables, mientras que el Carbono-14 es inestable (radiactivo) lo que hace que no se mantenga en el tiempo.

La abundancia natural de estos isótopos es de 98,89% de Carbono-12; 1,10% de Carbono-13 y solo 1,0×10-10 % de Carbono-14.

Para el método de datación por Radiocarbono, lo que se compara es la proporción de los isótopos Carbono-12 y Carbono-14 en la muestra.

Proporción Carbono-12 / Carbono-14 en restos biológicos

La proporción entre estos dos isótopos de carbono es la misma en una planta viva (que toma el carbono del CO2 de la atmósfera) que en un herbívoro (que toma el carbono de las plantas) y que en un carnívoro (que toma el carbono de los herbívoros que lo tomaron de las plantas). Luego, la proporción entre los distintos isótopos de carbono presente en los organismos vivos es la misma que existe en la atmósfera (fig. 2).

Figura 2. Esquema de la proporción de isótopos de Carbono-12 y Carbono-14 tanto en la atmósfera como en los organismos vivos. Esta proporción es la misma en todos los casos, ya que se transmite de unos organismos a otros mediante la cadena alimenticia a partir de los organismos vegetales que lo toman de la atmósfera.

En el momento que un organismo muere, la proporción entre sus isótopos de carbono comienza a cambiar. La cantidad de Cabono-12 se mantiene igual que cuando estaba vivo pero la cantidad de Carbono-14 disminuye debido a la inestabilidad de este isótopo.

Lo que le sucede al Carbono-14 es que, al ser inestable, transforma uno de sus neutrones en un protón en lo que se conoce como proceso de decaimiento, convirtiéndose en un isótopo de Nitrógeno-14 que sí que es estable. El Carbono-14 es lo que se denomina el isótopo padre, y el Nitrógeno-14 es el isótopo hijo (fig. 3).

Figura 3. El Carbono-14 sufre un proceso de decaimiento por el que uno de sus neutrones se transforma en un protón, convirtiéndose en Nitrógeno-14. El isótopo original se denomina isótopo padre mientras que el producto del decaimiento se llama isótopo hijo.

La cantidad de Carbono-14 de un resto orgánico se reduce de manera exponencial, formando una curva. El Carbono-14 tarda 5.730 años en reducir a la mitad su cantidad en la muestra, lo que se conoce como semivida o periodo de semidesintegración (fig. 4).

Esto significa que 5.730 años después de haber muerto el organismo, sus restos tendrá la mitad de Carbono-14 que cuando vivía; y que cuando pasen otros 5.730 años (a los 11.460 años de haber muerto) el resto tendrá la mitad de la mitad del Carbono-14 original o, lo que es lo mismo, un cuarto del Carbono-14 original.

Figura 4: cuando el organismo muere, la cantidad de Carbono-14 disminuye de manera exponencial mientras que la de Carbono-12 se mantiene en el tiempo. Cada vez que la cantidad de Carbono-14 (isótopo padre) se reduce a la mitad al transformarse en Nitrógeno-14 (isótopo hijo), se consume una semivida, lo que supone 5.730 años.

Llegará un momento en que todo el Carbono-14 original del resto biológico se haya transformado en Nitrógeno-14, el isótopo padre se agota y solo existe isótopo hijo. La datación por radiocarbono deja de ser posible. Este, por ejemplo, es el caso de los dinosaurios que vivieron hace más de 65 millones de años y cuyos fósiles no conservan isótopos de Carbono-14.

De esta manera, gracias a la proporción entre el isótopo de Carbono-12 y el de Carbono-14 en el resto biológico podemos conocer cuánto tiempo ha pasado desde que el organismo murió hasta la actualidad, siempre que no haya sido hace más de 60.000 años aproximadamente, que es la edad máxima que podemos datar por este método.

¿SABÍAS QUE…? El método de datación por Carbono-14 solo se puede emplear para restos de organismos que murieron antes de 1950 ya que, debido a la proliferación de las pruebas de armas nucleares a partir de la década de los 50 del siglo pasado, los porcentajes de isótopos radiactivos de la atmósfera se han visto gravemente alterados.

Algunos ejemplos

  • En el Geolodía 2019 en El Oso vimos cómo se ha aplicado este método para datar restos vegetales encontrados dentro de los sedimentos de las dunas, lo que nos permite aproximar la edad de las propias dunas.

¿Quieres saber más sobre métodos de datación?

El análisis de los pigmentos minerales. Espectroscopía Raman

Texto y gráficos de Ana Isabel Casado Gómez

Como hemos podido ver en otros artículos, los vetones se servían de la naturaleza, y por ello de la Geología, para su día a día: para orientar sus altares, para extraer la piedra con la que construían sus edificaciones… y para elaborar y decorar los utensilios de barro que utilizaban.

Cerámica vetona que muestra a un guerrero montando a caballo con sus armas: una falcata a la cintura y un soliferro en la mano (Museo arqueológico de Cáceres)

Fabricaban todo tipo de utensilios y piezas de vajilla (vasos, platos, copas, cuencos, botellas…) con arcillas que obtendrían de los lechos de los cursos de agua cercanos, como el río Adaja y sus afluentes. Ciertas piezas significativas las decoraban pintando bandas, líneas onduladas, motivos de cestería, círculos e incluso escenas de caza como la de la fotografía.

De dónde obtenían los vetones los pigmentos con los que decoraban sus cerámicas

Una vez más, de la naturaleza que los rodeaba, ya que empleaban colorantes naturales. Los vetones, y todos los pueblos antiguos en general, tenían una gama cromática restringida fundamentalmente a tres colores: rojo, amarillo y negro. Eso sí, en muchas tonalidades diferentes.

[ ] Los colores rojos y amarillos, e incluso tonos anaranjados, los conseguían a partir de óxidos e hidróxidos de hierro presentes en minerales como la hematites, la goethita y la limonita. Estos minerales abarcan diversos tamaños, desde pequeños cristales hasta nódulos o capas irregulares. Su formación se produce por la alteración superficial de rocas que contienen hierro.

[ ] El color negro de origen mineral lo obtenían a partir de:

  • La pirolusita (óxido de manganeso), que se forma por oxidación del manganeso presente en la mayoría de las rocas.
  • El grafito (carbono), habitual en rocas metamórficas formando placas cristalinas.
  • La magnetita (óxido de hierro II y III), que aparece como mineral accesorio en muchas rocas ígneas.
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Minerales utilizados por los vetones para hacer pigmentos.

La identificación de los pigmentos minerales en muestras arqueológicas

Las técnicas más convenientes para analizar muestras arqueológicas son aquellas que no las destruyen o alteran significativamente, ya que cada muestra es única.

Una de estas técnicas es la espectroscopía Raman, que se basa en el análisis de cómo afecta la luz a la muestra.

La luz blanca (como la del Sol) está formada por la superposición de los diferentes colores, cada uno de ellos con una energía y una longitud de onda diferentes. Esto lo podemos comprobar cada vez que llueve y se forma el arco iris, la luz se descompone en sus distintas longitudes de onda mostrándonos diferentes colores. Cada uno de estos colores se corresponde con los fotones de una energía diferente.

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Cuando vemos la luz de un láser, de un único color (monocromática), es porque toda la luz que emite dicho láser es de la misma energía.

Al alumbrar un objeto con un láser, la gran mayoría de los fotones de la luz que lo ilumina continúan su viaje con la misma energía, pero aproximadamente uno de cada diez millones de fotones intercambia energía con aquello que ilumina teniendo lugar lo que se conoce como efecto Raman. Cuantificando esos pequeños cambios de energía somos capaces de diferenciar la composición de dichos objetos sin alterarlos, ya que cada compuesto genera un espectro Raman propio y único.

Cuando se ilumina la muestra con un láser (todos los fotones que emite el láser tienen la misma energía), nuestros equipos son capaces de registrar los cambios de energía de los fotones que han interactuado con la muestra, identificando su composición sin que la muestra se altere.

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Para poder identificar los minerales de cada pigmento, se compara cada nuevo análisis con bases de datos de espectros Raman. Como se puede ver en la figura, cada mineral tiene un espectro Raman único (como su propia huella dactilar), lo que hace posible su identificación.

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¿Sabías que…?

La cantidad de fotones que emite una bombilla de luz amarilla de 100 vatios es de 276 trillones de fotones por segundo.

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