Un viaje a través del tiempo usando carbono-14/ Historias del Cosmos

Los habitantes de la ciudad de Berkeley, un crisol de actividad científica y cultural en la costa oeste de Estados Unidos que alberga una de las instituciones académicas más prestigiosas del mundo, la Universidad de California en Berkeley, despertaban conmocionados con la noticia de varios asesinatos ocurridos en la mañana del 27 de febrero de 1940. La policía rápidamente se puso en alerta, y detuvo a un posible sospechoso que deambulaba desaliñado, con los ojos rojos y cara de pocos amigos.

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Esta detención estuvo a punto de cambiar la historia de la ciencia, pero afortunadamente el sujeto fue rápidamente liberado, gracias a varios testigos que confirmaron que no se trataba de quien había cometido los hechos. El detenido injustamente era Martin Kamen, un joven químico que trabajaba en el laboratorio de radiación de la prestigiosa universidad, bajo la dirección del investigador Ernest Lawrence, quien pocos meses atrás había recibido el Premio Nobel de Física.

Aquella mañana, Kamen había salido del laboratorio después de un intenso trabajo de tres días y tres noches sin dormir. Junto con su colega Sam Ruben, habían bombardeado un pedazo de grafito con partículas subatómicas, con la intención de crear nuevas formas de carbono, las cuales podrían tener usos prácticos.

Tras sobrepasar el desafortunado incidente policial, Kamen regresó al laboratorio y se llevó otra sorpresa, pero esta vez era realmente maravillosa. Al examinar el trozo de grafito, se dio cuenta de que se había producido algo nuevo, algo que revolucionaría múltiples campos de la ciencia. Habían creado carbono-14. Este isótopo del carbono tiene dos neutrones extra en el núcleo, es decir, seis protones y ocho neutrones en total, lo que implica que es inestable y se desintegra radiactivamente en un átomo de nitrógeno. Estas desintegraciones relativamente poco frecuentes permiten medir cambios en una muestra de carbono durante decenas de miles de años.

En nuestro planeta el origen de este isótopo se encuentra en la atmósfera terrestre, donde es generado continuamente por la interacción de los rayos cósmicos con los átomos de nitrógeno. Este proceso produce carbono-14, que luego se combina con oxígeno para formar dióxido de carbono, siendo absorbido por las plantas durante la fotosíntesis. A partir de ahí, el carbono-14 se incorpora a la cadena alimenticia y se encuentra en todos los seres vivos en proporciones constantes.

Sería otro químico, Willard Libby, quien finalmente se daría cuenta de que cuando un organismo muere, deja de absorber carbono, incluido el carbono-14, y su reserva de este último se descompone lentamente. Así que, midiendo la radiactividad de una muestra tomada del organismo, se podría estimar su contenido de carbono-14 y medir la fecha de su muerte. Libby proporcionó la prueba final de su tecnología de datación midiendo la radioactividad, y por inferencia, la edad, de una serie de muestras orgánicas de antigüedad conocidas previamente. Su método de carbono-14 para el análisis temporal le hizo merecedor del Premio Nobel de Química de 1960.

Desde entonces la datación por carbono-14 ha sido usada en áreas como arqueología, geología, biomedicina, oceanografía, paleoclimatología, antropología y otras más. En una de las líneas de investigación más recientes con este isótopo, el clima espacial, se descubrieron dos aumentos repentinos y anómalos en la concentración de carbono-14 en la historia de la Tierra. Específicamente, se registraron incrementos de 1,5 por ciento que perduraron entre uno y dos años, y que tuvieron lugar en el año 774-775 d. C., seguido por otro en el año 992-993 d. C.

La principal hipótesis sobre estos eventos, conocidos como Miyake en honor a su descubridora, la física japonesa Fusa Miyake, es que fueron causados por una tormenta solar extrema, como una gran eyección de material del Sol que impactó la Tierra, generando grandes cantidades de carbono-14 en la atmósfera. Los eventos Miyake proporcionan información invaluable sobre el clima pasado de la Tierra y pueden ayudar a comprender mejor la actividad solar y su impacto en nuestro planeta.

SANTIAGO VARGAS

Ph. D. en Astrofísica

Observatorio Astronómico de la Universidad Nacional