Cuando el público general piensa en arqueología, además de la imagen romántica y peliculera de Indiana Jones, se relaciona inevitablemente con el carbono 14 (C14). En numerosas ocasiones, los hallazgos datados con este método han sido cabeceras de telediarios y portadas de periódicos en la sección “Historia”. Pero, realmente, ¿en qué consiste la datación con C14?

En primer lugar, hay que conocer brevemente la historia de los métodos de datación, y para ello debemos mencionar a Thomsen, el arqueólogo que dividió la prehistoria en edades, diferenciando la Edad de Piedra, la Edad de Bronce y la Edad del Hierro. Esta división se hizo conforme a los útiles manejados por las comunidades prehistóricas, en los que se aprecia una evolución (desde la piedra hasta el hierro) que lleva consigo un cambio tanto evolutivo como en las formas de vida y en la complejidad social. Este sistema se sigue utilizando en la actualidad, principalmente en el campo de la divulgación y en los primeros conocimientos sobre historia para los más pequeños de la casa. Y en parte, gracias a él, en arqueología hace una distinción entre la datación relativa y la absoluta.

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Tipología de los móviles a lo largo de los años, un ejemplo actual que también puede aplicarse a objetos del pasado. Imagen: www.valortop.com

La datación relativa sería la que realizó Thomsen en el siglo XIX, establece que un objeto es comparativamente más antiguo o más reciente en relación a otro objeto, analizando el material constructivo, estilo, motivos decorativos y un largo etcétera; a esta diferenciación se denomina: secuencia tipológica. La tipología es una de las principales herramientas para contextualizar un yacimiento o una comunidad, y hasta mediados de los años 50 solo existía este tipo de datación. El problema es que sus resultados no son 100% fiables ni responden a todas las dudas de la arqueología. Tras la Segunda Guerra Mundial las ciencias “exactas” se desarrollaron ampliamente, y sus aplicaciones en nuestro campo hicieron cambiar el curso de la historia de la arqueología por completo.

Nace entonces la datación absoluta, el famoso carbono 14 entre ellos y las respuestas a muchas preguntas. Hasta entonces, lo único que establecía cronologías absolutas eran las fechas exactas proporcionadas por los textos clásicos: como reinados, muertes, nacimientos, medidas políticas relevantes o guerras. Pero, con los avances en la ciencia junto con la estratigrafía y la buena labor del arqueólogo, hoy en día es posible conocer cuántos miles de años distan entre un neandertal y un bróker de Wall Street.

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Anillos de un árbol con equivalencia en años. Imagen: www.plantasyhongos.es

Cabe destacar un método de datación híbrido entre la cronología relativa y la absoluta: la dendroconología. Se basa en la lectura de los anillos de los árboles que nos informan acerca del entorno en el que este se desarrolló: los periodos de sequía, inundaciones, el nacimiento del árbol o su muerte (tanto natural como si pasa a transformarse en material constructivo). Se trata de un método híbrido porque permite atribuir un valor numérico a los anillos de crecimiento del árbol. Es un procedimiento muy extendido en Europa debido a su abundancia y ha conseguido datar la cultura anasazi (Sudamérica) desde su comienzo hasta su caída.

El Carbono 14: funcionamiento, extracción de muestras y limitaciones

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Libby portada de “Time” por su descubrimiento, años después fue galardonado con el Premio Nobel en Química en 1960. Imagen:http://content.time.com

En 1949, el químico Willard Libby se interesó por la antigüedad que tenía nuestro planeta y descubrió que el carbono 14 podía convertirse en un método de datación: el reloj atómico. ¿Por qué? Libby, basándose en el experimento realizado por el físico Max Planck, que bombardeó con átomos una lámina delgada de plata y de esa acción observó que se desprendían partículas alfa (las cuales se podían leer en niveles fijos de energía), aplicó la misma metodología a gran escala: con la Tierra. Los átomos de nitrógeno golpean continuamente nuestro planeta (radiación cósmica), y de esta acción surge el radiocarbono. Libby se percató de que las plantas absorben ese radiocarbono (o C14) con la fotosíntesis, los herbívoros ingieren las plantas que lo han absorbido, los carnívoros se alimentan de herbívoros y así toda la cadena alimenticia. Por lo tanto, en vida estamos continuamente recibiendo carbono, pero cuando morimos, éste se queda paralizado en la concentración que tuviese en ese momento y, conforme va pasando el tiempo, el número de carbono empieza a reducirse.

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Gráfica de las medias vidas del carbono 14 hasta convertirse en nitrógeno 14. Imagen: http://arqueoblog.com/el-carbono-14/

La disminución de carbono 14 se produce porque en la atmósfera coexisten tres tipos de isótopos de carbono, el 12, 13 y 14. El 12 y el 13 son estables, no mutan, mientras que el 14 es inestable, lo que quiere decir que algunos de sus componentes (protones o neutrones) mudan. En este proceso de muda lo que se va a emitir es una partícula alfa (lo que descubrió Planck) que es muy útil cuando el carbono 14 se forma y transforma continuamente por la radiación cósmica. Pero de esta radiación también se desprende una partícula beta (que es la que se leería en la prueba de datación). Este carbono se mantiene en la atmósfera de forma regular y en la misma proporción entre los tres tipos. Pero al morir, el carbono 14 comienza a decaer y a transformarse en estable, pasando por el 13 y 12 hasta convertirse en nitrógeno 14 (su origen) de manera constante. Midiendo las tasas de carbono se puede hacer un cálculo sobre el tiempo que ha transcurrido desde la muerte de hasta el presente.

Esa transformación sigue una serie de etapas, llamadas periodos de media vida. Se recoge la muestra que queramos analizar, que siempre será de un resto orgánico, la mandamos al laboratorio y se bombardea para extraer las cantidades de carbono 12, 13 y 14, se mide la ratio y se deduce el tiempo transcurrido desde que dejó de estar vivo. La ratio de transformación (o velocidad de transformación) que experimenta el carbono 14 al 12 (periodo de media vida) es de 5730 años, esto significa que el C14 está presente en la mitad de esa proporción a partir de 5730 años. Si vamos sumando esas vidas, con 11460 años será un cuarto de lo que había principalmente. Si transcurre otra tercera media vida, 17190 años, queda una octava parte de c14. Hasta que llega un momento que no queda c14 y no se puede operar. Por ello, no es aconsejable utilizar este método a restos con más de 45000 años ya que las fechas que obtendremos serán problemáticas.

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Espectrometría de acelerador de masas, propiedad del laboratorio Beta Analytic Radiocarbon Dating. Imagen: www.radiocarbon.com

Existen dos métodos de análisis de  carbono 14: el tradicional que consistiría en analizar el número de partículas beta que son las que emite el C14 cuando se transforma otra vez y de ello poder estimar el número de átomos; y la más utilizada sería la espectrometría de acelerador de masas (AMS), que cuenta directamente los átomos, la muestra es más pequeña y ofrece fechas más precisas.

Manejando las muestras: el laboratorio

Para obtener una fecha más aproximada, lo mejor es enviar varias muestras a diferentes centros especializados, porque existen una serie de protocolos que impone cada uno a tener en cuenta que puede facilitar el trabajo de datación y sus resultados. Es muy importante que los científicos del laboratorio y los arqueólogos mantengan una relación laboral y se pongan de acuerdo en la estrategia de muestreo antes de comenzar la campaña de excavaciones, para que el trabajo no sea desechado por una mala técnica de extracción o conservación de la muestra.

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Normalmente, la mejor forma de extraer la muestra y conservarla hasta su análisis es con el papel de aluminio sin que le dé el sol. Cuando se recibe la muestra se hace un análisis previo para asegurar que la muestra es apta para realizar la prueba y verificar que no está contaminada. Además de esto, debe ir acompañado de una fecha estimada junto con datos de localización propios del yacimiento para poder aproximarse lo más posible a la fecha correcta y poder comparar hipótesis con resultados.

El hándicap de este método es que se necesita calibrar el resultado, esta calibración se realiza con fechas obtenidas de estudios de dendrocronología y aporta esos vacíos de fechas a los que puede enfrentarse el método C14. La calibración la realiza el arqueólogo o el propio laboratorio (depende de sus competencias) y se realiza para convertir los años BP a años de calendario. ¿Y qué significa años BP? La expresión refiere a las palabras inglesas “Before present”. La acuñó Libby cuando descubrió este método, en 1950, por lo tanto la estimación de edad se toma partiendo 1950 como si fuera un año 0 y todo lo anterior fuese “antes del presente”. Aparte de este pequeño inconveniente, hay que tener en cuenta que la proporción de los átomos de C14 no ha sido regular históricamente, no existe la misma cantidad distribuida ahora que anteriormente (por ejemplo, en la actualidad hay una mayor radiación que hace 10000 años y esto supondrá una proporción diferente); por lo que los resultados que manejaremos serán fechas aproximadas y no absolutas, por lo que resulta irónico que este método se denomine “datación absoluta”.

¿Cómo son los resultados de este método?

En nuestro país, los centros de investigación como el CSIC o universidades como Granada (UGR) poseen medios para este análisis y en su página web se puede consultar los precios entre los que oscila una prueba de esta envergadura (entre 250-500€, dependiendo del plazo de tiempo costará más o menos). Y, fuera de nuestras fronteras, hay un laboratorio de gran relevancia en Miami llamado Beta Analytic Radiocarbon Dating (BETA).

Un ejemplo de informe con los resultados que nos mandaría el laboratorio sería el de la imagen. Nos ofrece una fecha expresada del siguiente modo: 2750±30 BP. Esto significa que el 2750 sería la fecha BP y ±30 es el margen de error que tiene esa fecha (unos treinta años más o menos). Junto a ella un porcentaje de error en la que el laboratorio propone dos fechas aproximadas y una gráfica que representa el resultado.

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Informe de ejemplo que muestra el número de datación por el laboratorio y el gráfico que representa los resultados. Imagen: www.radiocarbon.com

Todo apunta a que este método tiene los días contados… En un futuro, la concentración de C14 en el planeta estará bajo mínimos, no se obtendrá ese carbono en vida y, por ello, con la muerte, los arqueólogos del futuro no podrán fechar nada con este método ya que no habría carbono que leer o analizar. Este detalle no preocupa demasiado a los arqueólogos de hoy en día, aunque sea un método que funcione estupendamente para fechas cercanas (hasta los 20000 años de antigüedad ofrece resultados muy precisos). Con los avances en este campo, para obtener fechas lejanas que no cubre el C14 se han desarrollado otras técnicas, tales como la luminiscencia de estimulación óptica (OSL), el método de Uranio-Thorio o el de Potasio-Argón; que permiten ampliar la horquilla temporal  y sustituirán, tiempo al tiempo, al radiocarbono. ¿Qué será de nosotros sin carbono? Nuestra generación no verá tales cambios pero esperemos que obtengan soluciones que incluso superen a este método.