Una distintiva nube en forma de hongo producto de una prueba nuclear se alza en un cielo azul oscuro y nubes atmosféricas.
Las nubes radiactivas de pruebas de armas nucleares como Ivy Mike, la primera bomba de hidrógeno del mundo, nos proporcionaron un vistazo revelador en la atmósfera de la Tierra. Crédito: Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization, CC BY 2.0

This is an authorized translation of an Eos article. Esta es una traducción al español autorizada de un artículo de Eos.

Durante décadas, los especialistas en datación por radiocarbono han aprovechado una señal a la que llaman “el lado positivo” de las pruebas de armas nucleares realizadas en la década de 1950. Cuando los residuos de las explosiones se dispersaron en el aire, se introdujeron partículas de carbono-14 en la atmósfera. Esta lluvia radioactiva creó el llamado efecto bomba: la concentración atmosférica de carbono-14 repuntó en la década de 1950 e inicios de la década de 1960, seguida por una disminución gradual tras la firma del Tratado de prohibición parcial de ensayos nucleares en 1963.

El resultado fue una distintiva irregularidad en la curva de carbono-14, que ha significado una ventaja dentro del campo de la datación por radiocarbono. Pero el año pasado esta metodología se vio amenazada cuando las emisiones de dióxido de carbono (CO2) provenientes de la quema de combustibles fósiles debilitaron la preciada señal. Como consecuencia, los investigadores podrían tener que recurrir a métodos nuevos o suplementarios para la datación de materiales orgánicos.

En 2021, la concentración de carbono-14 llegó, por primera vez, a niveles no vistos desde que se generó el efecto bomba. Crédito: Graven, Keeling y Xu, Scripps CO2 Program

El reloj atómico del carbono

La datación por radiocarbono aprovecha el hecho de que el carbono está presente en diferentes formas, de las cuales, el carbono-12 es la más abundante. El isótopo radiactivo carbono-14 es significativamente menos común. El carbono-14 se produce cuando la radiación cósmica choca con la atmósfera. Entonces, este isótopo desciende a la superficie terrestre y es incorporado por las plantas y demás materia orgánica. Cuando un organismo muere, el reloj radiactivo comienza su cuenta regresiva: los átomos de carbono-14 se desintegran con el tiempo, reduciendo la concentración de carbono radioactivo en los tejidos. Al medir las cantidades de ambos isótopos, los científicos pueden determinar la fecha de la muerte de una muestra: mientras menor sea la concentración de carbono-14, más vieja será la muestra.

La datación por radiocarbono puede aplicarse a muestras de hasta 50,000 años. Sin embargo, el método pierde precisión al intentar indagar en el pasado más distante, y los resultados con frecuencia pueden sugerir diversas fechas o incluir un alto grado de incertidumbre. Por otro lado, el efecto bomba permitió la datación de muestras recientes dentro de un margen de 1 a 2 años, un grado de precisión sorprendente.

“Aunque la datación por radiocarbono se asocia frecuentemente a la arqueología y objetos muy antiguos, el efecto bomba resultó ser más relevante para un amplio rango de escenarios dentro de las ciencias forenses”, explicó Fiona Brock, quien fuera química especialista en radiocarbono asociada a la Universidad de Oxford y actualmente es miembro del Instituto Forense Cranfield de la Universidad de Cranfield, donde enseña y asesora sobre datación por radiocarbono. Los investigadores han utilizado el efecto bomba para identificar a víctimas de la Guerra de Corea, desenmascarar falsificaciones de arte e identificar vinos y whiskey falsos .

El radiocarbono está disminuyendo

Irónicamente, este beneficio inesperado de la actividad humana interviniendo sobre el medio ambiente, ahora es víctima de otro tipo de intervención: la quema de combustibles fósiles. Los combustibles fósiles son materia orgánica de millones de años, son tan viejos que todo su carbono-14 ya se ha desintegrado. Por lo tanto, los gases liberados durante su combustión reducen la concentración de carbono-14 en la atmósfera. El uso generalizado de combustibles fósiles es parcialmente responsable de la rápida reducción del efecto bomba desde 1963.

“En treinta años, la datación por radiocarbono no podrá distinguir entre una túnica vikinga y una camiseta recién salida de un escaparate.”

En 2021, por primera vez desde la década de 1950, la concentración atmosférica de carbono-14 cayó por debajo de los valores anteriores al efecto bomba. Esto significa que los tejidos orgánicos formados hoy en día contienen la misma concentración de carbono-14 que una muestra de 1955 —un efecto problemático para científicos que intentan distinguir entre muestras de esas edades. Mientras continuemos quemando combustibles fósiles, este problema empeorará: en treinta años, la materia orgánica nueva tendrá la misma concentración de carbono-14 que una muestra de 1050. Lo que significa que la datación por radiocarbono no podrá distinguir entre una túnica vikinga y una camiseta recién salida de un escaparate en 2050.

La pérdida del efecto bomba afecta tanto aplicaciones en investigación, como en ciencias forenses. Por ejemplo, “los buenos falsificadores podrían sacar provecho en una situación en que una pintura moderna tenga la misma edad potencial que una obra histórica, o al menos podrán manipular la situación para crear duda sobre si algo es auténtico o falso”, comentó Brock.

Rescatando el radiocarbono

El efecto bomba estaba destinado a desvanecerse eventualmente a medida que el carbono-14 se incorporaba al océano o se desintegraba, pero la quema de combustibles fósiles ha acelerado su desaparición. Sin embargo, la pérdida del efecto bomba no significa el fin de la datación por radiocarbono. Otras técnicas podrían complementar la información de las pruebas de radiocarbono.

Una de estas soluciones es utilizar el carbono-13, otro isótopo estable del carbono. Al igual que su pariente radioactivo, el carbono-13 es escaso en los combustibles fósiles, por lo que su concentración en la atmósfera disminuye con la quema de carbón, aceite o gas. Al medir el carbono-13 junto con el carbono-14, los investigadores pueden determinar si una muestra es anterior o posterior a la Revolución Industrial. Por otra parte, el cesio-137, liberado durante las pruebas nucleares, puede identificar muestras formadas a partir de 1963.

Peter Köhler, un físico asociado al Alfred Wegener Institute, en Alemania, que estudia isótopos de carbono y la sensibilidad climática, piensa que la datación por radiocarbono seguirá siendo ampliamente utilizada. “Hay que usar el sentido común,” dijo Köhler. “las muestras se miden dentro de un contexto particular, y este debería proporcionar información suficiente en caso de existir el riesgo de confundir entre lo moderno y lo antiguo.”

—Caroline Hasler (@carbonbasedcary), Escritora de ciencia

This translation written by Paula López (@LopezLopzc) and edited by Anthony Ramírez-Salazar (@Anthnyy) was made possible by a partnership with Planeteando. Esta traducción fue posible gracias a una asociación con Planeteando.

Text © 2022. The authors. CC BY-NC-ND 3.0
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