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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.

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Estudio de la evolución paleoclimática a partir de las turberas

Autor – Pablo Melón Jiménez

Las turberas son humedales ácidos en los cuales se produce la acumulación de materia orgánica como turba.

La turba es un material de color pardo oscuro, aspecto terroso y poco peso, constituido por restos vegetales en estado de descomposición que se utiliza fundamentalmente como combustible y como abono orgánico.

Musgo Sphagnum sp. presente en las turberas

Las turberas son en realidad pequeñas cuencas lacustres de origen glaciar en las que la velocidad de acumulación de la materia orgánica es mayor que la velocidad de descomposición de la misma.

Este proceso condiciona que el agua que vierte en las lagunas no entre en contacto con la materia orgánica y de forma progresiva se produce una reducción en la concentración de oxígeno, dando lugar a zonas en las que se produce la descomposición de la materia orgánica por parte de bacterias anaeróbicas. Este proceso de anoxia produce una reducción importante de los nutrientes en la turbera, que es aprovechado fundamentalmente por los musgos del género Sphagnum sp., que proliferan en aguas pobres en nutrientes frente a otros organismos.

El polen: un registro de la evolución del clima y la vegetación

Desde la antigüedad, las turberas han servido como combustible (de hecho forman parte de la clasificación de los carbones; turba<lignito<hulla<antracita) y para fertilizar campos de cultivo.

Pero además, en los últimos tiempos, se ha comprobado la eficacia de este tipo de ambientes como guardianes del registro palinológico, es decir, del polen y esporas provenientes de distintas plantas y hongos. El estudio de este tipo de registros ha permitido en el caso de los castros vetones, y en particular del castro de Ulaca, hacer una aproximación a la evolución paleoclimática y de la vegetación de la zona en relación a sus pobladores. Los registros de sedimentos encontrados en vasijas y otros restos arqueológicos recuperados de los castros vetones han permitido analizar la evolución de los terrenos en que habitaron dichos pueblos, gracias también a la datación por carbono-14.

Para saber más del método de datación por carbono 14: Método de datación por radiocarbono (o carbono 14)

Los pueblos vetones emprendieron durante la Segunda Edad del Hierro (s. VI a I a.C.) un extenso proceso de explotación del paisaje que dio lugar, tras la deforestación continuada, a la generación de nuevas zonas de pastos y tierras de cultivo (Sáez, J.A.L., Merino, L.L., & Díaz, S.P., 2008).

Este registro se puede observar por la reducción de los pólenes de especies como la encina, el roble melojo y el fresno y el aumento progresivo de la presencia de algunos palinomorfos de carácter antrópico (condicionados por la presencia humana) como Cichorioideae y Cardueae, que explican la antropización del paisaje (la transformación que ejerce el ser humano sobre el medio).

Grano de polen observado en el Microscopio Electrónico de Barrido (SEM).

¿SABÍAS QUE…? La aparición de algunas esporas de hongos coprófilos (aquellos que tienen afinidad por los excrementos animales) indica no solo que los vetones eran un pueblo con amplia dedicación ganadera, sino que además convivían con el ganado in situ.

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