DATAÇÃO POR CARBONO 14

Muitas notícias e reportagens trazem informações sobre descobertas de fósseis e documentos antigos, e a partir de estudos conseguem descobrir a idade destes e solucionar dúvidas da história do planeta. Você já imaginou como é descoberta a idade destes itens? O método utilizado para determinar a idade é chamado de Datação por Carbono 14.

O elemento carbono é muito comum na natureza, ele está presente nos seres vivos, no ar atmosférico, nas rochas e até na ponta do lápis. O carbono que existe na Terra tem três isótopos. O mais abundante é o Carbono 12 (C-12) que é cerca de 99% do carbono na Terra, em segundo têm-se o C-13 que corresponde a 1%. E o mais escasso de todos é o Carbono 14, que além de ser raro na natureza (0,001 %) é radioativo.

O processo de formação do C-14 foi explicado em 1946 por Willard Frank Libby e alguns anos depois ele ganhou o prêmio Nobel pelo método de Datação por Carbono 14. De acordo com Libby, a atmosfera da Terra é constantemente bombardeada por partículas sub-atômicas vindas do universo. A maioria dessas partículas são prótons de alta velocidade, vindos do Sol ou de outros lugares do universo. Esses prótons se chocam com átomos presentes nas camadas mais altas da atmosfera e arrancam nêutrons dos núcleos desses átomos. Os nêutrons que foram removidos, se chocam com os núcleos dos átomos de nitrogênio da atmosfera, sendo este o elemento mais abundante na atmosfera terrestre (cerca de 79%). A reação entre o núcleo de nitrogênio (N-14) e o nêutron forma o isótopo carbono-14 do seguinte modo:

O nêutron reage com o nitrogênio-14 formando um átomo do isótopo carbono-14 e um átomo de hidrogênio. O carbono-14 resultante dessa reação logo se combina com o oxigênio do ar e forma uma molécula de gás carbônico CO2:

14CO2 se dispersa no ar e, eventualmente, é absorvido pelas plantas, no processo de fotossíntese. Portanto, as plantas absorvem uma pequena, porém constante, quantidade de C-14, na mesma proporção que ele existe na atmosfera. E por meio da respiração e alimentação os animais, inclusive os humanos, também absorvem este elemento na mesma proporção. Porém, a partir do momento em que um ser vivo morre, o mesmo deixa de respirar, consequentemente a absorção de C-12 e C-14 cessam.

Como dito anteriormente o carbono 14 é radioativo, e a partir do momento em que o animal ou planta morre, o C-14 presente em seu corpo vai gradualmente se transformando em nitrogênio-14, que não é radioativo. Sua radioatividade consiste na emissão de uma partícula β, segundo a reação:

O isótopo C-14 se transforma em N-14, pois um nêutron do núcleo do carbono se transforma em um próton, um elétron e um neutrino. Dessa maneira o elétron (partícula β) e o neutrino de massas desprezíveis são projetados para fora do núcleo, e o próton permanece no núcleo aumentando assim o número atômico do elemento.

Sabe-se com precisão que a proporção de carbono-14 em um ser vivo, planta ou animal é a mesma que existe em equilíbrio na atmosfera. A partir do momento que os seres vivos morrem um relógio nuclear é acionado, que consiste na porcentagem decrescente de carbono-14 no organismo que morreu. Então, para saber há quanto tempo um indivíduo morreu, basta medir a quantidade deste isótopo presente em seu corpo. E esta é a grande ideia por trás do método de Datação por C-14, a qual concedeu o prêmio Nobel de Química à Willard F. Libby em 1960.

Willard Frank Libby
Fonte: Willard F. Libby Biographical

O método de datação se baseia na atividade radioativa da amostra, pois o Carbono-14 ao se transformar em N-14, emite uma partícula β (elétron) a qual pode ser detectada por um contador Geiger. Este dispositivo emite sinais sonoros (tiques) ao se aproximar de itens radioativos, cada tique emitido corresponde a uma contagem.

Vejamos um exemplo: 1 grama de carbono retirada de um ser vivo ou da atmosfera provoca em média 13,6 contagens por minuto. Se uma amostra, removida de um velho pedaço de madeira, só dá 6,8 contagens por minuto, saberemos de imediato que já se passaram 5730 anos (período τ de meia-vida do carbono 14) desde que a árvore de onde veio essa madeira foi cortada. Os equipamentos mais modernos, em vez de emitirem apenas sinais, informam o número de partículas detectadas.


Gráfico Atividade radioativa do C-14. τ é o tempo de meia-vida.
Fonte:Apostilas sobre datação isotópica.

Como a atividade normal do carbono-14 é muito fraca e vai diminuindo com o tempo, caindo para a metade a cada período de meia-vida (5730 anos), o método só é confiável para tempos equivalentes a, no máximo, 10 meias-vidas ou 50000 anos.

Os primeiros testes da confiabilidade do método de datação por C-14 foram feitos por Willard e sua equipe. Eles mediram a idade de uma amostra removida da madeira de um caixão egípcio da época do faraó Zoser, 2000 anos antes de Cristo. O método desenvolvido por Willard apresentou um ótimo resultado, este estava de acordo com os documentos históricos a respeito do caixão. Na Figura 3 é possível observar a curva teórica estimada pela datação do C-14 (em preto) e em vermelho a idade das amostras (obtidas de outras formas).


Comparação entre o método de datação por C-14 e as idades das amostras
Fonte: Apostilas sobre datação isotópica.

Pelo gráfico é possível observar que os testes realizados pela equipe coincidiram para diversas amostras. As amostras de árvores milenares apresentam troncos que possuem vários anéis, sendo que cada anel indica um ano. Por meio da contagem destes anéis é possível descobrir a idade da planta, a qual coincidiu com a curva teórica. O mesmo pode ser observado para os Esquifes egípcios, comprovando a confiabilidade da técnica.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Apostilas sobre datação isotópica. 

Radiação Beta

Willard F. Libby Biographical