Las muestras utilizadas para la datación por radiocarbono deben manipularse con cuidado para evitar la contaminación. No todo el material puede fecharse con este método; Solo se pueden analizar muestras que contengan materia orgánica: la fecha que se encuentre será la fecha de muerte de las plantas o animales de donde provino originalmente la muestra.
Las muestras para la datación deben convertirse en una forma adecuada para medir la 14
Contenido de C ; esto puede significar la conversión a forma gaseosa, líquida o sólida, dependiendo de la técnica de medición que se utilice. Sin embargo, antes de que se pueda hacer esto, la muestra debe tratarse para eliminar cualquier contaminación y cualquier componente no deseado. [1] Esto incluye la eliminación de contaminantes visibles, como raicillas que pueden haber penetrado en la muestra desde su entierro. [2]
Pretratamiento
Dos contaminantes comunes son el ácido húmico, que se puede eliminar con un lavado con álcali, y los carbonatos, que se pueden eliminar con ácido. Estos tratamientos pueden dañar la integridad estructural de la muestra y eliminar volúmenes significativos de material, por lo que el tratamiento exacto que se decida dependerá del tamaño de la muestra y la cantidad de carbono necesaria para la técnica de medición elegida. [3]
Madera y carboncillo
La madera contiene celulosa , lignina y otros compuestos; de estos, la celulosa es la que tiene menos probabilidades de haber intercambiado carbono con el entorno de la muestra, por lo que es común reducir una muestra de madera al componente de celulosa antes de realizar la prueba. Sin embargo, esto puede reducir el volumen de la muestra hasta un 20% del tamaño original, por lo que a menudo también se realizan pruebas de toda la madera. Es menos probable que el carbón vegetal haya intercambiado carbono con su entorno que la madera, pero es probable que una muestra de carbón vegetal haya absorbido ácido húmico y / o carbonatos, que deben eliminarse con lavados alcalinos y ácidos. [2] [3]
Hueso
Alguna vez se pensó que el hueso no quemado era un mal candidato para la datación por radiocarbono, [4] pero ahora es posible probarlo con precisión. Los componentes del hueso incluyen proteínas , que contienen carbono; La resistencia estructural del hueso proviene de la hidroxiapatita de calcio , que se contamina fácilmente con carbonatos de agua subterránea. La eliminación de los carbonatos también destruye la hidroxiapatita de calcio, por lo que es habitual datar el hueso utilizando la fracción de proteína restante después de eliminar la hidroxiapatita de calcio y los carbonatos contaminantes. Este componente proteico se llama colágeno . El colágeno a veces se degrada, en cuyo caso puede ser necesario separar las proteínas en aminoácidos individuales y medir sus respectivas proporciones y14
C actividad. Es posible detectar si ha habido alguna degradación de la muestra comparando el volumen relativo de cada aminoácido con el perfil conocido del hueso. Si es así, puede ser necesario separar los aminoácidos para permitir la prueba independiente de cada uno; la concordancia entre los resultados de varios aminoácidos diferentes indica que la datación es confiable. La hidroxiprolina , uno de los aminoácidos constituyentes en los huesos, alguna vez se pensó que era un indicador confiable, ya que no se sabía que ocurriera excepto en los huesos, pero desde entonces se ha detectado en las aguas subterráneas. [2]
Para el hueso quemado, la capacidad de prueba depende de las condiciones en las que se quemó el hueso. Las proteínas en el hueso quemado generalmente se destruyen, lo que significa que después del tratamiento con ácido, no quedará nada comprobable del hueso. La degradación de la fracción proteica también puede ocurrir en condiciones cálidas y áridas, sin que se queme realmente; luego, los componentes degradados pueden ser arrastrados por el agua subterránea. Sin embargo, si el hueso se calentó en condiciones reductoras , es posible que (y la materia orgánica asociada) se haya carbonizado. En este caso, la muestra se puede utilizar a menudo. [2]
Cáscara
Las conchas de organismos marinos y terrestres consisten casi en su totalidad en carbonato de calcio, ya sea como aragonito o como calcita , o alguna mezcla de los dos. El carbonato de calcio es muy susceptible de disolverse y recristalizarse; el material recristalizado contendrá carbono del entorno de la muestra, que puede ser de origen geológico. El carbonato cálcico recristalizado está generalmente en forma de calcita y, a menudo, tiene un aspecto pulverulento; son preferibles las muestras de apariencia brillante y, en caso de duda, el examen con microscopio óptico o electrónico, o mediante difracción de rayos X y espectroscopía infrarroja, puede determinar si se ha producido la recristalización. [5]
En los casos en que no sea posible encontrar muestras libres de recristalización, se pueden utilizar lavados ácidos de fuerza creciente, seguidos de fechar parte de la muestra después de cada lavado: las fechas obtenidas de cada muestra variarán con el grado de contaminación , pero cuando se eliminan las capas contaminadas, las mediciones consecutivas serán coherentes entre sí. También es posible probar la conquiolina , que es una proteína orgánica que se encuentra en la cáscara, pero que solo constituye el 1-2% del material de la cáscara. [3]
Otros materiales
- Turba . Los tres componentes principales de la turba son ácido húmico, huminas y ácido fúlvico. De estos, los humins dan la fecha más confiable ya que son insolubles en álcali y es menos probable que contengan contaminantes del entorno de la muestra. [3] Una dificultad particular con la turba seca es la eliminación de las raicillas, que probablemente sean difíciles de distinguir del material de muestra. [2]
- Suelo y sedimentos . El suelo contiene material orgánico, pero debido a la contaminación por ácido húmico de origen más reciente, es muy difícil obtener fechas de radiocarbono satisfactorias. Es preferible tamizar el suelo en busca de fragmentos de origen orgánico y fechar los fragmentos con métodos que toleren tamaños de muestra pequeños. [3]
- Otros tipos de muestras que se han fechado con éxito incluyen marfil, papel, textiles, semillas y granos individuales, paja de ladrillos de barro y restos de comida carbonizados encontrados en cerámica. [3]
Enriquecimiento isotópico
Particularmente para muestras más antiguas, puede ser útil enriquecer la cantidad de 14
C en la muestra antes de la prueba. Esto se puede hacer con una columna de difusión térmica. El proceso toma alrededor de un mes y requiere una muestra diez veces más grande de lo que se necesitaría de otra manera, pero permite una medición más precisa de la14
C /12
Relación C en material viejo, y extiende la edad máxima que se puede informar de manera confiable. [6]
Preparación
Una vez que se ha eliminado la contaminación, las muestras deben convertirse a una forma adecuada para la tecnología de medición que se utilizará. [7] Un enfoque común es producir un gas, para dispositivos de conteo de gases: CO
2es ampliamente utilizado, pero también es posible utilizar otros gases, como metano , etano , etileno y acetileno . [7] [8] Para muestras en forma líquida, para su uso en contadores de centelleo líquido , el carbono de la muestra se convierte en benceno , aunque se probaron otros líquidos durante las primeras décadas de la técnica. Las primeras mediciones de Libby se hicieron con negro lámpara, [7] pero esta técnica ya no se usa; Estos métodos eran susceptibles a problemas causados por el14
C creado por pruebas nucleares en las décadas de 1950 y 1960. [7] Sin embargo, los objetivos sólidos se pueden utilizar para la espectrometría de masas del acelerador; generalmente estos son grafito, aunque CO
2y también se puede utilizar carburo de hierro. [9] [10]
Los pasos para convertir la muestra al formato apropiado para la prueba pueden ser largos y complejos. Para crear negro lámpara, Libby comenzó con lavados con ácido si era necesario para eliminar el carbonato y luego convirtió el carbono de la muestra en CO.
2por combustión (para muestras orgánicas) o por adición de ácido clorhídrico (para material de concha). El gas resultante se pasó a través de óxido de cobre caliente para convertir cualquier monóxido de carbono en CO.
2y luego secar para eliminar el vapor de agua. Luego, el gas se condensó y se convirtió en carbonato de calcio para permitir la eliminación de cualquier gas radón y cualquier otro producto de combustión, como óxidos de nitrógeno y azufre. Luego, el carbonato de calcio se convirtió nuevamente en CO
2de nuevo, se seca y se convierte en carbono pasándolo sobre magnesio calentado. Se añadió ácido clorhídrico a la mezcla resultante de magnesio, óxido de magnesio y carbono, y después de hervir, filtrar y lavar repetidamente con agua destilada, el carbono se trituró con un mortero y una mano y se tomó una muestra de medio gramo, se pesó y se quemó. Esto permitió a Libby determinar qué cantidad de la muestra era ceniza y, por lo tanto, determinar la pureza de la muestra de carbono a analizar. [11]
Para crear benceno para contadores de centelleo líquido, la secuencia comienza con la combustión para convertir el carbono de la muestra en CO
2. A continuación, se convierte en carburo de litio, luego en acetileno y finalmente en benceno. [7] Los objetivos para la espectrometría de masas del acelerador se crean a partir de CO
2catalizando la reducción del gas en presencia de hidrógeno. Esto da como resultado una capa de carbono filamentoso (generalmente denominado grafito) sobre el catalizador en polvo, típicamente cobalto o hierro. [10]
Tamaños de muestra
La cantidad de material de muestra que se necesita para realizar las pruebas depende de lo que se esté probando y también de cuál de las dos tecnologías de prueba se esté utilizando: detectores que registran la radiactividad, conocidos como contadores beta, o espectrómetros de masas con aceleradores (AMS). Sigue una guía aproximada; los pesos dados, en gramos, son para muestras secas y suponen que se ha realizado una inspección visual para eliminar objetos extraños. [7]
Material de muestra | Masa (g) | |
---|---|---|
Para contadores beta | Para AMS | |
Madera entera | 10-25 | 0.05-0.1 |
Madera (para pruebas de celulosa) | 50-100 | 0,2-0,5 |
Carbón | 10-20 | 0.01-0.1 |
Turba | 50-100 | 0,1-0,2 |
Textiles | 20–50 | 0.02–0.05 |
Hueso | 100–400 | 0,5-1,0 |
Cáscara | 50-100 | 0.05-0.1 |
Sedimentos / suelos | 100–500 | 5,0–25,0 |
Ver también
Referencias
- ^ Bowman, datación por radiocarbono , págs. 27-28.
- ^ a b c d e Bowman, Datación por radiocarbono , págs. 28-30.
- ^ a b c d e f Aitken, Citas basadas en la ciencia en arqueología , págs. 86-89.
- ^ Libby, Datación por radiocarbono , p. 45.
- ^ Jan Šilar, "Aplicación de radionúclidos ambientales en radiocronología", en Tykva y Berg, eds., Radiactividad natural y artificial en la contaminación ambiental y radiocronología , p. 166.
- ^ Bowman, Datación por radiocarbono , págs. 37-42.
- ^ a b c d e f Bowman, Datación por radiocarbono , págs. 31-33.
- ^ Aitken, Citas basadas en la ciencia en arqueología , págs. 76–78.
- ^ Bowman, Datación por radiocarbono , págs. 34-37.
- ^ a b Susan E. Trumbore, "Aplicaciones de la espectrometría de masas del acelerador a la ciencia del suelo", en Boutton y Yamasaki, Espectrometría de masas de suelos , p. 318.
- ^ Libby, datación por radiocarbono , págs. 45-51.
Fuentes
- Aitken, MJ (1990). Citas basadas en la ciencia en arqueología . Londres: Longman. ISBN 0-582-49309-9.
- Boutton, Thomas W. y Yamasaki, Shin-ichi (eds.) (1996). Espectrometría de masas de suelos . Nueva York: Marcel Dekker, Inc. ISBN 0-8247-9699-3
- Bowman, Sheridan (1995) [1990]. Datación por radiocarbono . Londres: Prensa del Museo Británico. ISBN 0-7141-2047-2.
- Libby, Willard F. (1965) [1952]. Datación por radiocarbono (2nd (1955) ed.). Chicago: Phoenix.