Dataciones con carbono 14 (2): problemas y soluciones

El otro día comenté los fundamentos de las dataciones mediante carbono 14. En un correo me preguntaron sobre si es cierto que hay problemas que pueden introducir errores en las dataciones hasta el extremo, según algunos, de no contradecir que los fósiles humanos tienen todos menos de 6033 años (justo eso, en efecto, cosas de la Biblia, dicen). Bueno, pues vamos a ello.

La datación en bruto (entiéndase muy bruta) asumiría que el carbono 14 en la atmósfera ha sido constante dentro de esos 60000 años que representan el máximo periodo datable. Este es un argumento que puede usarse, y se usa, para criticar las dataciones e intentar invalidar resultados incómodos. Y sobre esto tenemos una cosa mala y una buena. La mala es que, en efecto, los niveles de C14 han variado en el tiempo. La buena es que los que usan la técnica no son idiotas y lo saben.

¿Cómo se soluciona este problema? Lógicamente, es necesario conocer cuales han sido los niveles de C14 en la atmósfera en el pasado lo más detalladamente posible. Si llegamos a obtener esos niveles podremos corregir las dataciones en función del tiempo transcurrido y generar resultados fiables. Es decir, la frase que he encontrado por ahí y que dice "el mayor error en la teoría de la datación por radiocarbono está en la suposición de que el nivel de carbono 14 en la atmósfera ha sido siempre igual al de la actualidad" es falsa. Un error sólo lo es si no se corrige (Perogrullo, 2009, com. pers.).

La mejor solución sería encontrar algún sitio donde se conservara material orgánico de tiempos pasados y que, además, pudiera datarse por métodos independientes con seguridad. Así, si localizamos materia orgánica de 18220 años de edad podríamos hacer la prueba y encontrar, por ejemplo, que según el C14 tiene 17100. El cociente entre la edad C14 y la real sería el factor de corrección aplicable a esa edad.

Esta forma de corregir las dataciones es posible porque hay sitios que son datables y que conservan materia orgánica de cada año: los árboles. Los árboles de zonas no ecuatoriales presentan en sus troncos los llamados anillos de crecimiento que se forman por acumulación de materia año tras año. Los anillos pueden contanrse ya que presentan tonos diferentes en la época de crecimiento y en la de reposo. Además, son de grueso distinto, según la bondad del año en lo que al clima se refiere: anchos en años de fuerte crecimiento y estrechos en años de sequía, frío o cualquier otro factor limitante.
El conjunto de anillos representa, por tanto, un registro útil para saber la edad del árbol (número de anillos) y una síntesis de lo benigno de las condiciones climáticas del año (grosor de cada anillo). Pero, además, la materia de cada anillo contendrá el C14 correspondiente al año en el que se ha formado.

Anillos en un ejemplar de Pseudotsuga menziesii cortado en México, © H.D. Grissino-Mayer.

¿Cómo se datan los anillos? Si el árbol ha sido cortado en la actualidad basta con contar los anillos hacia el interior: en el ejemplo de arriba, el árbol se cortó en 1993 y se contaron 223 anillos, luego nació en 1770. Abajo se muestra una imagen donde aparece representado el grosor de los anillos y la fecha que les corresponde en un árbol de Italia.

En el eje de abscisas aparecen los años y en el de ordenadas en grueso del anillo en mm (ejemplo de un tilo de 223 años de edad cortado en 1993 en Italia)

¿Cómo se datan los anillos? Si el árbol ha sido cortado en la actualidad basta con contar los anillos hacia el interior: en el ejemplo anterior, el árbol se cortó en 1993 y se contaron 223 anillos luego nació en 1770. El problema aparece cuando tenemos un árbol cuya edad conocemos contando los anillos pero que no sabemos cuando fue cortado, es decir, tenemos una serie como la de arriba pero desconocemos los valores del eje de abscisas. Este problema se ha ido solucionando superponiendo series datos y buscando periodos que estén estrechamente correlacionadas. Por ejemplo, es posible que tengamos un árbol con 200 anillos y encontramos que los últimos 50 (los más modernos) coinciden en su grosor (en realidad en sus variaciones interanuales) con los 50 más antiguos del árbol del gráfico superior. Ese significa que murió en 1820 y nació 200 años antes, en 1620. Este procedimiento ha sido aplicado con miles de árboles modernos y antiguos de tal forma que actualmente tenemos dataciones por dendrocronología de gran exactitud que comienzan hace 11400 años.
Los esfuerzos no se han detenido aquí, como es lógico, y se han utilizado bastantes más fuentes de carbono antiguo para ampliar ese límite temporal: anillos en corales, burbujas de aire en testigos de hielo y sedimentos que forman un estrato anual han sido las fuentes más comunes. El resultado es que ya existe una serie de concentraciones de C14 atmosférico mucho más larga:

Contenido atmosférico en C14 respecto al presente.

La figura viene de un trabajo bastante reciente: Hughen, K. et al., 2004, ¹⁴C Activity and global carbon cycle changes over the past 50,000 years, Science, 303: 202-207. La zona gris alrededor de la línea representa la incertidumbre, muy elevada en los últimos 10000 años pero mínima en los primeros 15000 y bastante buena (en todo caso perfectamente utilizable) hasta los 38000 años antes del presente.
Las curvas de calibración que buscábamos ya son posibles con la enorme acumulación de datos existente, siempre en crecimiento. En la página de datación por radiocarbono de la Universidad de Columbia, nos permiten calibrar fechas C14 en un formulario online (con indicación de su incertidumbre) o examinar la 'Fairbanks0107' calibration curve con posibilidad de hacer zoom hasta casi año por año.

Como conclusión les diría que los datos existentes, las curvas de calibración y las técnicas actuales de medición de la radiación beta son suficientes para hacer buenas dataciones con una fiabilidad que puede estimarse. Quedan otros problemas, desde luego, entre los cuales el más grave es el de la contaminación de la muestra, algo que puede ocurrir tanto in situ como en el laboratorio. Pero eso va en la experiencia, el cuidado y los protocolos que se aplican a las mediciones, como en cualquier otra disciplina científica.
Para terminar en colores les pongo abajo un fuerte zoom sobre una zona de la curva de calibración basada en anillos de árboles coincidente con los supuestos 6033 años de antigüedad del hombre. Irónicamente, a los partidarios de la juventud de todo lo vivo no les viene bien la corrección por cambios en el C14 porque revela que las muestras son algo más antiguas que lo indicado por los resultados sin corregir. Cosas que pasan.

De la 'Fairbanks0107' calibration curve (zoom sobre los 600o años antes del presente)