ALGUNOS MÉTODOS PARA MEDIR EL TIEMPO

1.-Reloj de Radio Carbono

2.- Dendrocronología

3.-Medición directa de Carbono 14

4.-Racemización del aminoacido

5.- Análisis de Varvas

6.- Otros isótopos Cosmogénicos

1. Reloj de RadiocarbonoEl carbono 14, un isótopo radiactivo del carbono 12 ordinario, fue descubierto durante experimentos de aceleración atómica hechos en un ciclotrón. Luego fue hallado también en la atmósfera terrestre. Emite débiles rayos beta que pueden contarse con un instrumento adecuado. El carbono 14 tiene un período de semidesintegración de solamente 5.700 años, lo cual es adecuado para fechar cosas asociadas con la historia primitiva del hombre. De hecho, el radiocarbono tiene una existencia tan corta, con relación a la edad de la Tierra, que solamente puede hallarse todavía presente si de alguna manera se le ha producido constantemente.

Resumiendo: Los protones cósmicos de origen galáctico son desviados por el campo magnético terrestre. Los que penetran en la atmósfera dan origen a neutrones al colisionar sobre moléculas de oxígeno. Estos neutrones entran en colisión con las moléculas de aire, después de numerosos choques, estas partículas pierden aceleración y alcanzan poco a poco la energía térmica de un gas.

En estas condiciones, al incidir un neutrón sobre un átomo de nitrógeno, da origen a C14, emitiéndose un protón. La mayor producción de estos protones secundarios se produce en una zona de altitud con presiones residuales de 75 a 120 gr/cm2 (aproximadamente entre 15 y 18 Kilómetros de altitud) y es en esta misma banda donde se sitúa la tasa de máxima producción de C14.

El bombardeo de la atmósfera por rayos cósmicos convierten los átomos de nitrógeno en carbono radiactivo. Este carbono es usado en la forma de dióxido de carbono por las plantas en el proceso de fotosíntesis y se convierte en toda clase de compuestos orgánicos en las células vivas. Los animales y los humanos consumen el tejido vegetal, de modo que todo lo que vive llega a contener radiocarbono en la misma proporción en que se encuentra en el aire.

Mientras un organismo continúe vivo, el radiocarbono que hay en él y que se desintegra se repone mediante el nuevo carbono que entra. Pero cuando un árbol o un animal muere, se corta el suministro de radiocarbono fresco y su nivel de radiocarbono comienza a bajar.

Si un trozo de carbón vegetal o de hueso animal se preserva por 5.700 años, queda con solo la mitad del radiocarbono que tuvo cuando vivo. Por lo tanto, en principio, si medimos la proporción de carbono 14 que queda en algo que tuvo vida, podemos decir por cuánto tiempo ha estado muerto.

El método de radiocarbono puede aplicarse a una amplia variedad de cosas de origen orgánico, esto es, no sirve para fechar ídolos de piedra, metales, o edificios, Por este método se han fechado miles de muestras.

2. DendrocronologíaDendrocronología... datación por anillos arbóreos. Los que han empleado el radiocarbono para fechar han resuelto normalizar sus fechas con la ayuda de muestras de madera datadas por la cuenta de los anillos anuales de los árboles, en especial los del pino aristado, que vive por centenares y hasta miles de años en la región sudoeste de los Estados Unidos. A este campo de estudio se le llama dendrocronología. Por lo tanto, ya no se cree que el reloj de radiocarbono dé una cronología absoluta, sino una de fechas relativas. Para obtener la edad verdadera, la fecha de radiocarbono tiene que ser corregida mediante la cronología basada en los anillos arbóreos. Por esto, al resultado de una medición de radiocarbono se le conoce como "fecha de radiocarbono".

Al someter esta fecha a cotejo por una curva de calibración basada en los anillos arbóreos se deduce la fecha absoluta.

Esto es válido hasta donde se pueda considerar confiable la cuenta de los anillos del pino aristado. Ahora se presenta el problema de que el árbol viviente más antiguo cuya edad se conoce se remonta solamente hasta el año 800 d.C.

3. Medicion Directa del Carbono 14Algo reciente en la datación por radiocarbono es contar, no solo los rayos beta que se desprenden de los átomos que se desintegran, sino todos los átomos de carbono 14 que hay en una muestra pequeña. Esto es particularmente útil al fechar especímenes muy antiguos en los cuales solo queda una fracción muy pequeña de carbono 14. Cada tres días, solamente un átomo de cada millón del carbono 14 se desintegra. El acumular suficientes recuentos como para distinguir entre la radiactividad y los rayos cósmicos al medir muestras antiguas es algo que resulta muy tedioso. Pero si ahora podemos contar todos los átomos de carbono 14, sin tener que esperar que se desintegren, podemos obtener una sensibilidad un millón de veces mayor.

Esto se logra por la curvación de un haz de átomos de carbono cargados positivamente en un campo magnético para separar el carbono 14 del carbono 12. Al carbono 12, que es más liviano, se le fuerza a un círculo más cerrado, y el carbono 14, que es más pesado, entra en un contador por una abertura. Este método, aunque más complicado y costoso que el de contar rayos beta, tiene la ventaja de que la cantidad de material necesaria para la prueba es mil veces inferior. Presenta la posibilidad de fechar manuscritos raros y antiguos y otros artefactos de los cuales no se puede obtener una muestra de varios gramos, que sería destruida durante la prueba. Ahora tales artículos pueden fecharse por muestras de apenas unos miligramos.

4. Racemización del Aminoácido

Cuando se forman aminoácidos en las plantas o animales vivientes, se presentan en una sola forma, generalmente la izquierda, o forma 1 (levógira). Si se calienta el compuesto, la agitación termal de las moléculas hace que algunas de ellas se vuelvan en el otro sentido, y la forma izquierda cambia a la forma derecha (la dextrógira). A este cambio se le llama racemización. Si continúa por suficiente tiempo, este proceso produce cantidades iguales de las formas 1 y d. Esto es de interés especial por estar relacionado con los organismos vivientes, lo mismo que el fechar mediante radiocarbono.

A un aminoácido típico le tomaría decenas de miles de años aproximarse al estado de racemizado, es decir, el estado en que tanto las formas levógiras como las dextrógiras están presentes en cantidades iguales. La idea para fechar por este método es la siguiente: Si un hueso queda enterrado y permanece sin perturbación, el ácido aspártico del hueso, un aminoácido cristalizado, se racemiza lentamente. Después de un largo período desenterramos el hueso, extraemos y purificamos el ácido aspártico que queda, y comparamos su grado de polarización con el del ácido aspártico-l puro. Así podemos calcular cuánto tiempo atrás este hueso era parte de una criatura viviente.

Método Potasio-Argón (K/Ar clásico):El K se presenta en forma de tres isótopos K39, K40 y K41, de los cuales sólo el K40 es radiactivo, desintegrándose según dos procesos diferentes. El K40 representa el 0,112% del total del K que se encuentra en la naturaleza. Un 88,3% de este potasio se transforma en calcio y un 11,7% en argón.

El método K/Ar cubre casi por completo la escala de los tiempos geológicos (T=1.300 Ma) pudiendo datarse con éste método las rocas terrestres más antiguas (de más de 3.000 Ma) hasta las más modernas, situándose como límite antigüedades próximas a 1 millón de años.

Método Uranio-Torio-PlomoLos cronómetros U-Th-Pb son probablemente los más precisos que se pueden utilizar para materiales geológicos con edades superiores a los 30 M.a. Para materiales de estas antigüedades se puede suponer que el uranio y el torio están en equilibrio secular y se puede considerar que la filiación U-Pb y Th-Pb es directa, aunque en realidad constituyen familias radiactivas con una filiación larga y compleja, en la que participan numerosos isótopos radiogénicos y radiactivos con períodos muy variables.

El uranio sólo se presenta en forma de dos isótopos U238 (representaría el 99,3% aproximadamente del total) y el U235 (que se encuentra en una proporción del 0,7% del uranio total). La relación actual U238/U235 es igual a 137,88.

Por otra parte la desintegración del U235 es unas seis veces más rápida que la del U238 y por lo tanto el U235 debía ser mucho más abundante en los tiempos geológicos pasados.

Es interesante hacer notar que desde la formación de la Tierra, hace aproximadamente unos 4.500 M.a., casi el 50% del U238 original se ha desintegrado en Pb206, el 99% del U235 original en Pb207 y el 20% del Th232 en Pb208.

Método del Calcio-41El isótopo radioactivo del Calcio, Ca4120 mediante una captura simple de un electrón decrece a K4119 acompañando una emisión de rayos X de baja energía. Existen 6 isótopos estables de Ca, de los cuáles el Ca40 es sin duda y con diferencia el más abundante (96,04%). El interés más espectacular del Ca41, es que gracias a su período radioactivo de 100.000 años, puede permitir datar restos óseos en un intervalo de tiempo entre 50.000 y 1.000.000 de años  (5 x 104 a 106). En este período de tiempo tan importante para la evolución de la especie humana, son sumamente escasos los métodos de dataciones absolutas aplicables.

Las dataciones mediante la técnica del C14 no pueden aventurarse más allá de los 70.000 años, 100.000 años a los sumo, y resulta que el Ca41 es el único isótopo cosmogénico que puede tomar el relevo del carbono radioactivo.

El calcio es un elemento muy abundante en la naturaleza, del que particularmente los mamíferos absorben una gran cantidad durante su vida, para la construcción de su esqueleto.

Puede suponerse que la relación Ca41 / Ca40 es la misma en la superficie terrestre en un momento dado que en la estructura ósea de un ser vivo. A la muerte de éste, al no renovarse, el Ca41 contenido en estos huesos comenzará a decrecer en función del Tiempo de semidesintegración que es de 100.000 años, lo que nos permitirá datar los huesos. Sin embargo el Ca41, recordemos se produce en la superficie, por lo que es condición necesaria que los restos estén al cubierto de la radiación cósmica, enterrados o en una gruta.