L'analisi del radiocarbonio ha cambiato la nostra comprensione degli ultimi 50.000 anni. Il professor Willard Libby lo dimostrò per la prima volta nel 1949, per il quale fu poi insignito del Premio Nobel.
Metodo di appuntamenti
L'essenza dell'analisi del radiocarbonio è confrontare tre diversi isotopi del carbonio. Gli isotopi di un particolare elemento hanno lo stesso numero di protoni nel nucleo, ma un diverso numero di neutroni. Ciò significa che, nonostante la loro grande somiglianza chimica, hanno masse diverse.
La massa totale di un isotopo è indicata da un indice numerico. Mentre gli isotopi più leggeri 12C e 13C sono stabili, l'isotopo più pesante 14C (radiocarbonio) è radioattivo. Il suo nucleo è così grande da essere instabile.
Nel tempo, 14C, la base della datazione al radiocarbonio, decade in azoto 14N. La maggior parte del carbonio-14 viene creato nell'atmosfera superiore, dove i neutroni prodotti dai raggi cosmici reagiscono con gli atomi 14N.
Poi si ossida a 14CO2, entra nell'atmosfera e si mescola con 12 CO2 e 13CO2. Viene utilizzata anidride carbonicapiante durante la fotosintesi e da lì attraverso la catena alimentare. Pertanto, ogni pianta e animale in questa catena (inclusi gli esseri umani) avrà una quantità uguale di 14C rispetto a 12C nell'atmosfera (rapporto14S:12S).
Limitazioni del metodo
Quando gli esseri viventi muoiono, i tessuti non vengono più sostituiti e il decadimento radioattivo 14C diventa evidente. Dopo 55.000 anni, 14C è decaduto così tanto che i suoi resti non possono più essere misurati.
Cos'è la datazione al radiocarbonio? Il decadimento radioattivo può essere utilizzato come "orologio" poiché è indipendente dalle condizioni fisiche (es. temperatura) e chimiche (es. contenuto d'acqua). La metà del 14C contenuto nel campione decade in 5730 anni.
Pertanto, se conosci il rapporto 14C:12C al momento della morte e il rapporto di oggi, puoi calcolare quanto tempo è passato. Sfortunatamente, non è così facile identificarli.
Analisi al radiocarbonio: margine di errore
La quantità di 14C nell'atmosfera, quindi nelle piante e negli animali, non è sempre stata costante. Ad esempio, varia a seconda di quanti raggi cosmici raggiungono la Terra. Dipende dall'attività solare e dal campo magnetico del nostro pianeta.
Fortunatamente, è possibile misurare queste fluttuazioni in campioni datati con altri metodi. Puoi contare gli anelli annuali degli alberi e il cambiamento nel loro contenutoradiocarbonio. Da questi dati si può costruire una "curva di calibrazione".
Attualmente, sono in corso lavori per ampliarlo e migliorarlo. Nel 2008 potevano essere calibrate solo date al radiocarbonio fino a 26.000 anni. Oggi la curva è stata estesa a 50.000 anni.
Cosa si può misurare?
Non tutti i materiali possono essere datati con questo metodo. La maggior parte, se non tutti, i composti organici consentono la datazione al radiocarbonio. Si possono datare anche alcuni materiali inorganici, come la componente aragonitica delle conchiglie, poiché nella formazione del minerale è stato utilizzato il carbonio-14.
I materiali che sono stati datati dall'inizio del metodo includono carbone, legno, ramoscelli, semi, ossa, conchiglie, cuoio, torba, limo, terra, capelli, ceramica, polline, dipinti murali, corallo, resti di sangue, tessuto, carta, pergamena, resina e acqua.
L'analisi al radiocarbonio di un metallo non è possibile se non contiene carbonio-14. L'eccezione sono i prodotti in ferro, realizzati con carbone.
Doppio conteggio
A causa di questa complicazione, le date al radiocarbonio vengono presentate in due modi. Le misurazioni non calibrate sono fornite negli anni precedenti al 1950 (BP). Anche le date calibrate sono presentate come BC. e., e dopo, oltre all'utilizzo dell'unità calBP (calibrata fino ad oggi, prima del 1950). Questa è una "migliore stima" dell'età effettiva del campione, ma è necessario poterla risalirevecchi dati e calibrarli mentre i nuovi studi continuano ad aggiornare la curva di calibrazione.
Quantità e qualità
La seconda difficoltà è la prevalenza estremamente bassa di 14С. Solo lo 0,0000000001% del carbonio nell'atmosfera odierna è 14C, il che lo rende incredibilmente difficile da misurare ed estremamente sensibile all'inquinamento.
Nei primi anni, l'analisi al radiocarbonio dei prodotti di decadimento richiedeva campioni enormi (ad esempio, mezzo femore umano). Molti laboratori ora utilizzano lo spettrometro di massa accelerato (AMS), che può rilevare e misurare la presenza di vari isotopi, oltre a contare i singoli atomi di carbonio-14.
Questo metodo richiede meno di 1 grammo di osso, ma pochi paesi possono permettersi più di uno o due AMS, che costano più di $ 500.000. Ad esempio, l'Australia ha solo 2 di questi strumenti in grado di datare al radiocarbonio e sono fuori dalla portata di gran parte del mondo in via di sviluppo.
La pulizia è la chiave dell'accuratezza
Inoltre, i campioni devono essere accuratamente puliti dalla contaminazione di carbonio dall'adesivo e dal terreno. Ciò è particolarmente importante per i materiali molto vecchi. Se l'1% di un elemento in un campione di 50.000 anni proviene da un inquinante moderno, sarà datato a 40.000 anni.
Per questo motivo, i ricercatori sviluppano costantemente nuove cosemetodi per una pulizia efficiente dei materiali. Possono avere un impatto significativo sul risultato fornito dall'analisi del radiocarbonio. L'accuratezza del metodo è aumentata in modo significativo con lo sviluppo di un nuovo metodo di pulizia con carbone attivo ABOx-SC. Ciò ha permesso, ad esempio, di posticipare di oltre 10mila anni la data di arrivo delle prime persone in Australia.
Analisi al radiocarbonio: critiche
Il metodo che dimostra che sono trascorsi molto più di 10mila anni dall'inizio della Terra, menzionato nella Bibbia, è stato più volte criticato dai creazionisti. Ad esempio, sostengono che entro 50.000 anni i campioni dovrebbero essere privi di carbonio-14, ma carbone, petrolio e gas naturale, che si ritiene abbiano milioni di anni, contengono quantità misurabili di questo isotopo, il che è confermato dalla datazione al radiocarbonio. L'errore di misura in questo caso è maggiore della radiazione di fondo, che non può essere eliminata in laboratorio. Cioè, un campione che non contiene un singolo atomo di carbonio radioattivo mostrerà una data di 50 mila anni. Tuttavia, questo fatto non mette in discussione la datazione degli oggetti, e ancor di più non indica che petrolio, carbone e gas naturale siano più giovani di questa età.
Inoltre, i creazionisti notano alcune stranezze nella datazione al radiocarbonio. Ad esempio, la datazione dei molluschi d'acqua dolce ha determinato che la loro età supera i 2000 anni, il che, a loro avviso, scredita questo metodo. In effetti, è stato riscontrato che i molluschi ottengono la maggior parte del loro carbonio dal calcare e dall'humus, che sono molto bassi in 14C, poiché questi minerali sono molto antichi e non hanno accesso acarbonio dell'aria. L'analisi al radiocarbonio, la cui accuratezza in questo caso può essere messa in dubbio, è altrimenti vera. Il legno, per esempio, non ha questo problema, perché le piante ottengono carbonio direttamente dall'aria, che contiene una dose completa di 14C.
Un altro argomento contro il metodo è il fatto che gli alberi possono formare più di un anello in un anno. Questo è vero, ma più spesso accade che non formino affatto anelli di crescita. Il pino conico, da cui si basa la maggior parte delle misurazioni, ha il 5% di anelli in meno rispetto alla sua età effettiva.
Impostazione della data
L'analisi del radiocarbonio non è solo un metodo, ma scoperte entusiasmanti nel nostro passato e presente. Il metodo ha consentito agli archeologi di disporre i reperti in ordine cronologico senza la necessità di documenti scritti o monete.
Nel 19° e all'inizio del 20° secolo, archeologi incredibilmente pazienti e attenti hanno collegato ceramiche e strumenti in pietra di diverse aree geografiche cercando somiglianze nella forma e nei modelli. Quindi, usando l'idea che gli stili degli oggetti si sono evoluti e sono diventati più complessi nel tempo, hanno potuto metterli in ordine.
Così, le grandi tombe a cupola (note come tholos) in Grecia erano considerate i precursori di strutture simili sull'isola scozzese di Maeshowe. Ciò supportava l'idea che le civiltà classiche della Grecia e di Roma fossero al centro di ogni innovazione.
Tuttavia, inCome risultato dell'analisi al radiocarbonio, si è scoperto che le tombe scozzesi erano migliaia di anni più vecchie di quelle greche. I barbari del nord erano in grado di progettare strutture complesse simili a quelle classiche.
Altri progetti degni di nota furono l'assegnazione della Sindone di Torino al periodo medievale, la datazione dei Rotoli del Mar Morto al tempo di Cristo e la periodizzazione alquanto controversa dei disegni nella Grotta Chauvet a 38.000 calBP (circa 32.000 BP), migliaia di anni prima del previsto.
L'analisi al radiocarbonio è stata utilizzata anche per determinare il momento dell'estinzione dei mammut e ha contribuito al dibattito sul fatto che gli esseri umani moderni e i Neanderthal si siano incontrati o meno.
L'isotopo 14С viene utilizzato non solo per determinare l'età. Il metodo dell'analisi al radiocarbonio ci consente di studiare la circolazione dell'oceano e di tracciare il movimento dei farmaci in tutto il corpo, ma questo è un argomento per un altro articolo.
