sábado, 19 de março de 2011

Determinação de idade arqueológica pelo método do Carbono 14


Em 1952, o cientista norte-americano Willard Libby publicou uma descoberta chamada Datação pelo Radiocarbono. Em 1960 ele ganhou o Prêmio Nobel de Química por isso. Libby descobriu que através da contagem dos átomos do C14 ainda presente em plantas, carvões, ossos, conchas e fósseis, seria possível calcular a idade dos materiais coletados em sítios arqueológicos. Estava criada a datação pelo Carbono 14.

O PRÊMIO NOBEL DE QUÍMICA EM 1960
"Por seu método de utilização do carbono-14 para determinação da idade em arqueologia, geologia, geofísica e outros ramos da
Ciência”.

 Willard Frank Libby (1908 - 1980) ganhou o Prêmio Nobel de Química para a utilização de C14  até a data de decaimento do material orgânico. Libby se propôs a estudar os raios cósmicos. Determinou que um dos efeitos dos raios cósmicos é a produção de carbono-14, átomos de nitrogênio-14  na atmosfera superior.
Ele determinou que a taxa de produção de carbono-14 e sua taxa de desintegração (meia-vida de ~ 5600 anos ) chegou a um equilíbrio. Não importa onde você encontra carbono, o oceano, a atmosfera, ou a biosfera, a sua radiatividade corresponde a cerca de 14 desintegrações por minuto por grama.
Os seres vivos incorporam essa mistura em equilíbrio de 14 C e 12 C. Assim, nós, como todos os outros seres vivos, são radioativos e este nível de radiatividade pode ser medido através de técnicas desenvolvidas por Willard Libby. Quando as coisas vivas morrem, eles deixam de incorporação de carbono e os atuais C14 continua a decair. Conforme o tempo passa, o nível de radioatividade diminui com uma meia-vida de aproximadamente 5.600 anos. A idade do material orgânico pode ser determinado diretamente pela medida da radioatividade remanescente do carbono extraído.
Essa é a base da datação por radiocarbono. Libby confirmou a viabilidade da técnica de datação de artefatos egípcios, anéis de árvores, de idade conhecida, e os pergaminhos do mar morto (chamado de "Bíblia" na figura). Os resultados confirmaram a datação por radiocarbono em obras antigas datadas.

Os resultados foram publicados no final da década de 1940. Desde então, a tecnologia melhorou consideravelmente. Hoje, os cientistas medem C14 diretamente usando a espectrometria de massa para que eles não têm de esperar por ele para se decomporem. Curvas de calibração detalhada foi elaborada para ter em conta o fato de que a intensidade dos raios cósmicos tem variado ligeiramente ao longo dos últimos milhares de anos.
Com a tecnologia atual, as datas de confiança para trás até 60 mil anos pode ser obtida. Trata-se do limite de datação por radiocarbono, porque a meia-vida do Carbono-14 é tão curta em comparação com mais isótopos de longa duração.
 A base para a datação através do Carbono 14 é revelada pela morte, o tempo de uma Vida na Arqueologia.  
O Carbono não é o elemento mais abundante da Terra, mas o que esteve ou está Vivo tem Carbono. Há uma química só para estudá-lo, a Química Orgânica. Existem cerca de 10 milhões de compostos de Carbono e a maioria é essencial para a vida. O Carbono ao natural é encontrado em três formas ou variedades alotrópicas: carvão (amorfa), grafite e diamante, o mineral mais duro do planeta. Descobriu-se que 98,9 % dos átomos do Carbono possuem seis prótons e seis nêutrons, sendo assim classificado como Carbono 12. Mas há outro isótopo do Carbono muito raro, radioativo e instável: é o Carbono 14, com 6 prótons e 8 nêutrons no seu núcleo. Somente um, em milhões de átomos de carbono, é do tipo Carbono 14. Ele é incorporado às células e tecidos de todas as plantas e animais na respiração e alimentação de compostos de Carbono (carboidratos).
 O Carbono 14 não existe ao natural na Natureza. Ele é produzido em alta altitude quando o Nitrogênio é bombardeado pelos raios cósmicos vindos do espaço. Por ser radioativo e instável, o Carbono 14 um dia volta a ser Nitrogênio. O tempo em que isso acontece é constante e independe do ambiente. Medições radioativas precisas revelam que depois de 5.730 anos o Carbono 14 perde metade de seus átomos. Esse tempo é chamado de meia-vida do Carbono 14 e serve como relógio marcador do tempo para a arqueologia.
Para entender os fundamentos da técnica do carbono descoberta por Libby é necessário primeiramente saber identificas as diferenças existentes entre o carbono 12 e o carbono 14. O carbono 12 é o carbono inorgânico, ou seja, aquele encontrado na composição de minerais e outros elementos como aço, diamante, o grafite e outros elementos da mesma classificação. Já o carbono 14 é aquele encontrado em todos os seres vivos do planeta.

A diferencia consiste no fato de que esses átomos possuem diferentes números de massa sendo assim denominados isótopos, bom e o que seriam isótopos?
Isótopos são átomos de mesmo numero atômico (numero de prótons) mais diferentes números de massa. Como isso é possível? Deve se ao fato de que esses átomos em seu núcleo atômico possuem uma quantidade de prótons iguais mais um número de nêutrons diferentes.
Onde massa é dada por A=Z+N
Onde Z= número de prótons e
N=  número de nêutrons
 Todos os dias, raios cósmicos entram na atmosfera terrestre em grandes quantidades. Para se ter um exemplo, cada pessoa é atingida por cerca de meio milhão de raios cósmicos a cada hora. Não é nada raro um raio cósmico colidir em outro átomo na atmosfera e criar um raio cósmico secundário na forma de um nêutron energizado, e que esses nêutrons energizados, por sua vez, acabem colidindo com átomos de nitrogênio. Quando o nêutron colide, um átomo de nitrogênio 14 (com sete prótons e sete nêutrons) se transforma em um átomo de carbono 14 (seis prótons e oito nêutrons) e um átomo de hidrogênio (um próton e nenhum nêutron). O carbono 14 é radioativo, e tem meia-vida de cerca de 5.700 anos. Os átomos de carbono 14 criados por raios cósmicos combinam-se com oxigênio para formar dióxido de carbono, que as plantas absorvem naturalmente e incorporam a suas fibras por meio da fotossíntese. Como os animais e humanos comem plantas, acabam ingerindo o carbono 14 também. A relação de carbono normal (carbono 12) pela de carbono 14 no ar e em todos os seres vivos mantém-se constante durante quase todo o tempo. Talvez um em cada trilhão de átomos de carbono seja um átomo de carbono 14. Como o C-14 é radiativo, depois de morrer e serem enterrados, os ossos e a madeira perdem C-14, que se transforma em Nitrogênio 14, através do decaimento Beta.
Enquanto o animal ou planta está vivo, os átomos de carbono 14 estão sempre decaindo, mas são substituídos por novos átomos de carbono 14, sempre em uma taxa constante. Nesse momento, seu corpo tem uma certa porcentagem de átomos de carbono 14 nele, e todas as plantas e animais vivos têm a mesma porcentagem que você.
Assim que um organismo morre, ele pára de absorver novos átomos de carbono. A relação de carbono 12 por carbono 14 no momento da morte é a mesma que nos outros organismos vivos, mas o carbono 14 continua a decair e não é mais reposto. Numa amostra a meia-vida do carbono 14 é de 5.700 anos, enquanto a quantidade de carbono 12, por outro lado, permanece constante. Ao olhar a relação entre carbono 12 e carbono 14 na amostra e compará-la com a relação em um ser vivo, é possível determinar a idade de algo que viveu em tempos passados de forma bastante precisa.

Uma fórmula usada para calcular a idade de uma amostra usando a datação por carbono 14 é:

t = [ ln (Nf/No) / (- 0,693) ] x t1/2

onde In é o logaritmo neperiano, Nf/No é a porcentagem de carbono 14 na amostra comparada com a quantidade em tecidos vivos e t1/2 é a meia-vida do carbono 14 (5.700 anos).

Por isso, se você tivesse um fóssil com 10% de carbono 14 em comparação com uma amostra viva, o fóssil teria:

t = [ln (0,10)/(-0,693)] x 5.700 anos

t = [(-2,303)/(-0,693)] x 5.700 anos

t = [3,323] x 5.700 anos

t = 18.940 anos de idade

Como a meia-vida do carbono 14 é de 5.700 anos, ela só é confiável para datar objetos de até 60 mil anos. No entanto, o princípio usado na datação por carbono 14 também se aplica a outros isótopos. O potássio 40 é outro elemento radioativo encontrado naturalmente em seu corpo e tem meia-vida de 1,3 bilhões de anos. Além dele, outros radioisótopos úteis para a datação radioativa incluem o urânio 235 (meia-vida = 704 milhões de anos), urânio 238 (meia-vida = 4,5 bilhões de anos), tório 232 (meia-vida = 14 bilhões de anos) e o rubídio 87 (meia-vida = 49 bilhões de anos).
O uso de radioisótopos diferentes permite que a datação de amostras biológicas e geológicas seja feita com um alto grau de precisão. No entanto, a datação por radioisótopos pode não funcionar tão bem no futuro. Qualquer coisa que tenha morrido após os anos 40, quando bombas nucleares, reatores nucleares e testes nucleares em céu aberto começaram a causar mudanças, será mais difícil de datar. Os cientistas usam a radioatividade de certos elementos químicos para determinar a idade dos objetos muito antigos. A datação por carbono 14 é uma maneira de determinar a idade de certos artefatos arqueológicos de origem biológica com até 50 mil anos. Ela é usada para datar objetos como ossos, tecidos, madeira, fibras e outros. Até para  a idade de um vinho pode-se aplicar a metodologia. 

Como medir a idade de um bom vinho?



O método do Carbono 14 utilizado pelos arqueólogos e paleontólogos para datar objetos antigos e restos fósseis, pode também ser empregado para determinar a idade de um vinho, segundo sugere uma equipe de pesquisadores australianos.
O teste inventado na Universidade de Adelaide, mede a diferença entre dois isótopos, o carbono 12 e o carbono 14, presentes no dióxido de carbono absorvido pelos vegetais, neste caso a uva. O carbono 12 é estável e muito abundante, enquanto o carbono 14 é pesado e radioativo e sua concentração diminue com o passar dos anos, uma vez que ele vai desaparecendo com o tempo.
Uma equipe liderada pelo pesquisador Graham Jones, mediu os níveis de carbono 14 de vinte tipos de vinho australiano, de safras entre 1958 a 1997 e comparou os resultados com amostras radioativas da atmosfera e nessa experiência eles foram capazes de determinar, com exatidão,  o ano  de cada vinho.

Ao se estabelecer a idade de um vinho com o mesmo rigor e exatidão com que se calcula a idade de um fóssil, certamente estaremos garantindo a autenticidade dele e evitando fraudes de supostos envelhecimento de vinhos caros, que representam uns 5% do mercado mundial de vinhos..
O Carbono 14 entra na composição química dos seres vivos através das plantas pelo CO2 (dióxido de Carbono) absorvido na fotossíntese. Animais que se alimentam de plantas (herbívoros / vegetarianos) ou animais comedores de animais (carnívoros) também incorporam C14 diariamente.
O Carbono é o elemento básico da Vida. Mas, na arqueologia, ele é a informação viva após a morte. Isso acontece porque com a morte de um animal ou planta, cessam a absorção de novos átomos de C 14 radioativos. Quando a Vida termina, então começa a contagem regressiva da radioatividade do Carbono 14 presente. Sem a reposição natural de mais Carbono radioativo pelo metabolismo, a datação é um relógio atômico que começa a contar o tempo em que a vida terminou, quer dizer, "a existência de uma vida para a arqueologia é contada a partir da sua morte".
 

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