Mi curiosidad por las técnicas de datación apareció, en primera medida por la figura de Martin Kamen, descubridor de la técnica de Carbono 14 junto a Sam Ruben. Buscando entonces información relacionada con las técnicas de datación, encontré este artículo escrito por Ernesto A. Martínez que reproduzco casi íntegramente por dos motivos: uno, me resultó de gran utilidad; dos, es particularmente didáctico y claro. Martínez explica que la geocronología, agrupa tres técnicas que, en algunos casos, se complementan para poder reconstruir el documento de identidad del terreno a estudiar. Dichos métodos son:
1. Dendrocronología o estudio de los anillos de los árboles.
2. Métodos sedimentológicos
3. Métodos radimétricos
Dendrocronología
En 1904 el astrónomo estadounidense Andrew Douglass, entonces asistente de primera en el Observatorio Lowell de Arizona, analizó 19 cortes transversales de troncos de pino tratando de encontrar una relación entre el ciclo de manchas solares, el clima y las características de los anillos de crecimiento anual.
Cuando el investigador midió el ancho de los anillos pudo identificar ciertas secuencias, o ciclos, de anillos anchos y delgados. Con alegría notó que las mismas secuencias aparecían también en otros tipos de árboles.
Douglass comparó esta sucesión de anillos con los registros anuales de lluvia caída en la región en la que crecían estos árboles y encontró que su espesor reflejaba las variaciones de las precipitaciones. Si bien más tarde Douglass encontraría la relación que buscaba entre el crecimiento de los árboles con los ciclos de once años de las manchas solares, este astrónomo había creado una nueva disciplina, a la que se denominó dendrocronología, que permitiría reconstruir las condiciones climáticas y ambientales del pasado.
En el este de California, Estados Unidos, se pudo hacer una reconstrucción climática de los últimos 8200 años a partir de la información obtenida de un pino conocido como de conos erizados. El pino más antiguo de esta especie posee una edad de 4600 años. Sin embargo, la cronología pudo ser extendida 3600 años más al contar con árboles muertos cuyos anillos exteriores, que son los más recientes, poseían la misma antigüedad que los anillos interiores de árboles vivientes.
Métodos sedimentológicos
Procedente de los países nórdicos, donde en 1878 el científico sueco Gerhard Jakob De Geer la desarrolló, esta técnica consiste en contar las capas o estratos de los glaciares cercanos a algún lago, teniendo en cuenta que durante la época del deshielo el agua del glaciar contiene una fina suspensión de arena y materiales finos, tales como limo y arcillas. Dado que los granos mas pesados caen al fondo más rápido, éstos forman la primera capa del depósito. La porción más fina se asienta, entonces, al comienzo del verano. Dichos sedimentos reciben el nombre de varves, y se suceden anualmente como una capa de sedimentos gruesos seguida por otra de sedimentos finos, semejante a los ya descriptos anillos de árboles.
Este método se aplica especialmente a l estudio del retiro de los hielos durante la ultima glaciación y se puede extender hacia atrás en el tiempo hasta aproximadamente 16.500 años del presente. Son de particular importancia los estudios que el sueco Carl Caldenius realizo en nuestro país en la zona de los lagos patagónicos.
Métodos radimétricos
Los métodos radimétricos se basan en el fenómeno de la desintegración radiactiva, descubierta en 1896 por el francés Henri Becquerel y explicada y aplicada posteriormente por Pierre Curie y su esposa Maria Sklodowska Curie.
La desintegración radiactiva es el proceso por el cual un núcleo atómico inestable, llamado también radiactivo, tiende a estabilizarse emitiendo radiaciones, que consisten en partículas subatómicas, como los electrones, que se mueven a una enorme velocidad.
Al isótopo cuyos átomos son inestables se lo llama padre, el que luego de un cierto tiempo se transforma en otro isótopo estable, denominado hijo. Un ejemplo típico de esto es el uranio, que luego de sufrir diversas transformaciones deviene en plomo.
Estos cambios tienen un tiempo característico al que se denomina tiempo de semidesintegracion, que indica el lapso en el cual la mitad del isótopo padre se desintegró. Así, 100 gramos del isótopo uranio 238 al cabo de 4510 millones de años darán lugar a cincuenta gramos de uranio 238, y a cincuenta gramos de plomo 206 . En general, conocido el período de semidesintegración del isótopo padre, puede determinarse el tiempo transcurrido mediante una ecuación matemática conocida como la ley del decaimiento radiactivo.
Las denominaciones de los métodos se componen del nombre del padre y del hijo separados por un guión, como, por ejemplo, el método del potasio-argón.
En algunos casos es conveniente, o más fácil, medir la cantidad acumulada del elemento hijo. Estos métodos radimétricos se denominan de acumulación y se aplican particularmente en la datación de minerales. De todos los isótopos inestables, los que se utilizan para mediciones radimetricas son el uranio (método uranio-plomo), el rubidio (método rubidio-estroncio), el torio (método torio-plomo), el potasio (método potasio-argón), y el renio (método renio-osmio).
Existen otras técnicas radimétricas, llamadas de decaimiento, que se aplican a sistemas en los cuales bajo determinadas condiciones tienen un suministro constante de un cierto radioisótopo, el carbono 14 y tritio . Si llegara a interrumpirse, por algún motivo el aporte del isótopo, su abundancia comenzará a decrecer con el tiempo hasta desaparecer.
Un ejemplo claro de esto es el carbono 14, que es tomado por las plantas durante la fotosíntesis y transferido por la cadena alimentaria a los otros seres vivos. Al producirse la muerte del animal o la planta se interrumpe el suministro del isótopo, el que desaparece según la ley de desintegración radiactiva. Si se tiene una idea de cuanto carbono 14 debía tener el ser cuando estaba vivo, la cantidad que posea al presente nos informará de la antigüedad del fósil. El carbono 14 al decaer emite un electrón y se transforma en nitrógeno 14, que es estable,
Asimismo, este método puede aplicarse a datación de objetos arqueológicos y antropológicas y a la determinación de la edad de aguas, esta última en combinación con el método del tritio.
Cabe señalar que esos métodos requieren una adecuada preparación de la muestra, la cual suele ser sometida a un proceso destructivo que involucra elevadas temperaturas y vacío ultra alto, para luego ser purificada y analizada con un espectrómetro de masas. Dicho equipo separa los isótopos por su masa y determina la proporción de cada uno de ellos presente en la muestra. Los avances en la tecnología han permitido reducir en gran medida los tamaños de las muestras, pero el problema de destruirlas para poder analizarlas, lamentablemente aún sigue presente. En la Argentina, estos estudios son realizados desde 1969 por el Instituto Nacional de Geocronología y Geología Isotópica (INGEIS), que depende del CONICET y funciona en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. Dicho instituto posee el equipamiento para realizar las dataciones mencionadas y aplicar algunos otros métodos -referidos a isótopos estables- que, sobre la base de las características geológicas ya conocidas de las rocas, permiten completar su documento de identidad. Asimismo, en la Facultad de Ciencias Naturales y Museo, de la Universidad Nacional de La Plata, funciona el Laboratorio de Tritio y Radiocarbono (LATYR), en el que se realizan dataciones por el método del carbono 14. Todos estos estudios se basan en el principio de uniformidad de las leyes de la naturaleza, establecido en 1785 por el geólogo escocés James Hutton, y que se resume en la frase "El presente es la llave del pasado".
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Imagen: sección de pino d'Aleppo obtenida de infn.it (en italiano)
1. Dendrocronología o estudio de los anillos de los árboles.
2. Métodos sedimentológicos
3. Métodos radimétricos
Dendrocronología
En 1904 el astrónomo estadounidense Andrew Douglass, entonces asistente de primera en el Observatorio Lowell de Arizona, analizó 19 cortes transversales de troncos de pino tratando de encontrar una relación entre el ciclo de manchas solares, el clima y las características de los anillos de crecimiento anual.
Cuando el investigador midió el ancho de los anillos pudo identificar ciertas secuencias, o ciclos, de anillos anchos y delgados. Con alegría notó que las mismas secuencias aparecían también en otros tipos de árboles.
Douglass comparó esta sucesión de anillos con los registros anuales de lluvia caída en la región en la que crecían estos árboles y encontró que su espesor reflejaba las variaciones de las precipitaciones. Si bien más tarde Douglass encontraría la relación que buscaba entre el crecimiento de los árboles con los ciclos de once años de las manchas solares, este astrónomo había creado una nueva disciplina, a la que se denominó dendrocronología, que permitiría reconstruir las condiciones climáticas y ambientales del pasado.
En el este de California, Estados Unidos, se pudo hacer una reconstrucción climática de los últimos 8200 años a partir de la información obtenida de un pino conocido como de conos erizados. El pino más antiguo de esta especie posee una edad de 4600 años. Sin embargo, la cronología pudo ser extendida 3600 años más al contar con árboles muertos cuyos anillos exteriores, que son los más recientes, poseían la misma antigüedad que los anillos interiores de árboles vivientes.
Métodos sedimentológicos
Procedente de los países nórdicos, donde en 1878 el científico sueco Gerhard Jakob De Geer la desarrolló, esta técnica consiste en contar las capas o estratos de los glaciares cercanos a algún lago, teniendo en cuenta que durante la época del deshielo el agua del glaciar contiene una fina suspensión de arena y materiales finos, tales como limo y arcillas. Dado que los granos mas pesados caen al fondo más rápido, éstos forman la primera capa del depósito. La porción más fina se asienta, entonces, al comienzo del verano. Dichos sedimentos reciben el nombre de varves, y se suceden anualmente como una capa de sedimentos gruesos seguida por otra de sedimentos finos, semejante a los ya descriptos anillos de árboles.
Este método se aplica especialmente a l estudio del retiro de los hielos durante la ultima glaciación y se puede extender hacia atrás en el tiempo hasta aproximadamente 16.500 años del presente. Son de particular importancia los estudios que el sueco Carl Caldenius realizo en nuestro país en la zona de los lagos patagónicos.
Métodos radimétricos
Los métodos radimétricos se basan en el fenómeno de la desintegración radiactiva, descubierta en 1896 por el francés Henri Becquerel y explicada y aplicada posteriormente por Pierre Curie y su esposa Maria Sklodowska Curie.
La desintegración radiactiva es el proceso por el cual un núcleo atómico inestable, llamado también radiactivo, tiende a estabilizarse emitiendo radiaciones, que consisten en partículas subatómicas, como los electrones, que se mueven a una enorme velocidad.
Al isótopo cuyos átomos son inestables se lo llama padre, el que luego de un cierto tiempo se transforma en otro isótopo estable, denominado hijo. Un ejemplo típico de esto es el uranio, que luego de sufrir diversas transformaciones deviene en plomo.
Estos cambios tienen un tiempo característico al que se denomina tiempo de semidesintegracion, que indica el lapso en el cual la mitad del isótopo padre se desintegró. Así, 100 gramos del isótopo uranio 238 al cabo de 4510 millones de años darán lugar a cincuenta gramos de uranio 238, y a cincuenta gramos de plomo 206 . En general, conocido el período de semidesintegración del isótopo padre, puede determinarse el tiempo transcurrido mediante una ecuación matemática conocida como la ley del decaimiento radiactivo.
Las denominaciones de los métodos se componen del nombre del padre y del hijo separados por un guión, como, por ejemplo, el método del potasio-argón.
En algunos casos es conveniente, o más fácil, medir la cantidad acumulada del elemento hijo. Estos métodos radimétricos se denominan de acumulación y se aplican particularmente en la datación de minerales. De todos los isótopos inestables, los que se utilizan para mediciones radimetricas son el uranio (método uranio-plomo), el rubidio (método rubidio-estroncio), el torio (método torio-plomo), el potasio (método potasio-argón), y el renio (método renio-osmio).
Existen otras técnicas radimétricas, llamadas de decaimiento, que se aplican a sistemas en los cuales bajo determinadas condiciones tienen un suministro constante de un cierto radioisótopo, el carbono 14 y tritio . Si llegara a interrumpirse, por algún motivo el aporte del isótopo, su abundancia comenzará a decrecer con el tiempo hasta desaparecer.
Un ejemplo claro de esto es el carbono 14, que es tomado por las plantas durante la fotosíntesis y transferido por la cadena alimentaria a los otros seres vivos. Al producirse la muerte del animal o la planta se interrumpe el suministro del isótopo, el que desaparece según la ley de desintegración radiactiva. Si se tiene una idea de cuanto carbono 14 debía tener el ser cuando estaba vivo, la cantidad que posea al presente nos informará de la antigüedad del fósil. El carbono 14 al decaer emite un electrón y se transforma en nitrógeno 14, que es estable,
Asimismo, este método puede aplicarse a datación de objetos arqueológicos y antropológicas y a la determinación de la edad de aguas, esta última en combinación con el método del tritio.
Cabe señalar que esos métodos requieren una adecuada preparación de la muestra, la cual suele ser sometida a un proceso destructivo que involucra elevadas temperaturas y vacío ultra alto, para luego ser purificada y analizada con un espectrómetro de masas. Dicho equipo separa los isótopos por su masa y determina la proporción de cada uno de ellos presente en la muestra. Los avances en la tecnología han permitido reducir en gran medida los tamaños de las muestras, pero el problema de destruirlas para poder analizarlas, lamentablemente aún sigue presente. En la Argentina, estos estudios son realizados desde 1969 por el Instituto Nacional de Geocronología y Geología Isotópica (INGEIS), que depende del CONICET y funciona en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA. Dicho instituto posee el equipamiento para realizar las dataciones mencionadas y aplicar algunos otros métodos -referidos a isótopos estables- que, sobre la base de las características geológicas ya conocidas de las rocas, permiten completar su documento de identidad. Asimismo, en la Facultad de Ciencias Naturales y Museo, de la Universidad Nacional de La Plata, funciona el Laboratorio de Tritio y Radiocarbono (LATYR), en el que se realizan dataciones por el método del carbono 14. Todos estos estudios se basan en el principio de uniformidad de las leyes de la naturaleza, establecido en 1785 por el geólogo escocés James Hutton, y que se resume en la frase "El presente es la llave del pasado".
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Imagen: sección de pino d'Aleppo obtenida de infn.it (en italiano)