Intentaremos en este ensayo describir los lineamientos básicos de su fundamento y como la información surgida puede incluso ser manipulada de forma sorprendente.
Para comenzar, es importante que recordemos, en forma simplificada, la estructura del átomo, formado por una nube de electrones con carga negativa y un núcleo, conformado a su vez por 2 tipos de partículas:
- los protones, con carga eléctrica positiva, quienes determinan el "tipo" de átomo, llamado técnicamente elemento
- los neutrones, sin carga eléctrica, que contribuyen a la masa total del átomo.
Así, por ejemplo, la gran mayoría de los átomos de carbono presentes en la naturaleza tienen en su núcleo un total de 6 protones y de 6 neutrones. Como hemos relatado con anterioridad, el número de protones (también llamado número atómico) es el que determina de qué clase de elemento se trata. Siguiendo con nuestro caso, aclaramos que todos los átomos de carbono del universo tienen 6 protones en su núcleo, sin que importe el número de neutrones. Por lo tanto, cualquier circunstancia que modifique dicho número hará que el átomo deje de ser carbono para convertirse en otro elemento. Esto, que impresiona un fantasioso sueño de alquimistas, ocurre segundo a segundo en el Sol, en nuestra atmósfera y en los equipos de radioterapia de las instituciones de salud, por citar sólo algunas condiciones.
La suma del número de protones y de neutrones del núcleo de un átomo se llama número másico (antes conocido como peso atómico). Así, si resumimos nuestro ejemplo anterior tendremos:
- átomo: carbono
- número de protones = número atómico = 6
- número de neutrones = 6
- número de protones + número de neutrones = número másico = 12
Por eso, llamamos a este átomo "carbono 12" ó C12.
Carbono 12 (protones representados en azul, neutrones en rojo)
Sin embargo, un pequeño porcentaje de átomos de carbono presentes en la Creación se caracterizan por poseer en su núcleo un número mayor de neutrones que la inmensa mayoría de sus congéneres. Ocurre entonces la siguiente situación:
- átomo: carbono
- número de protones = número atómico = 6
- número de neutrones = 8
- número de protones + número de neutrones = número másico = 14
Por eso, llamamos a este átomo "carbono 14" ó C14.
Carbono 14 (protones representados en azul, neutrones en rojo)
En consecuencia, a raíz de este proceso, tendremos que:
6 protones + 8 neutrones ------------------> 7 protones + 7 neutrones + liberación de energía (radiación)
Como comprenderemos, el átomo resultante ha dejado de ser carbono, ya que ahora tiene un número diferente de protones en su núcleo (de hecho, ha pasado a ser nitrógeno).
El lapso necesario para que se desintegren la mitad de los núcleos de una muestra inicial de una sustancia se llama período de semidesintegración o semivida. Se elige como referencia la mitad de ellos debido a que en realidad la desintegración es aleatoria. Para nuestro ejemplo del carbono 14, se ha calculado que ese lapso es de 5730 años. En términos prácticos, si tenemos 100 átomos de carbono 14 en una muestra, pasados 5730 años quedarán allí 50 átomos; transcurridos 11460 años tendremos 25 átomos; ocurridas 3 semividas (17190 años), permanecerán 12.5 átomos, y continuará la progresión.
Utilizando la fórmula así deducida, tendremos finalmente:
Donde:
- At es la actividad actual de la muestra
- Ao es la actividad INICIAL de átomos
- t es el tiempo transcurrido
- lambda es la constante de desintegración
Conocidos estos lineamientos, es comprensible que, merced a esa fórmula, pueda deducirse el tiempo de existencia de una muestra en función de su actividad actual, de conocer la semivida de la sustancia que medimos... y de la actividad inicial de la muestra.
Una de las rocas que ofrecen mejores posibilidades de aprovechar los métodos de datación radiométrica son aquellas que proceden de erupciones volcánicas, ya que son ricas en sustancias como la dacita; además, resultan un interesante modelo ya que, si utilizamos fragmentos tomados en tiempos históricos, conocemos con absoluta exactitud su fecha de origen, esto es, de solidificación.
En las rocas ígneas, se suele utilizar como par de isótopos al llamado "potasio-argón": los átomos de potasio 40 decaen por los fenómenos que explicamos a argón 40. El período de semidesintegración es del orden de los 1300 millones de años: un gramo de potasio 40, en ese lapso, dejará como resultado 0.5 gramos del citado elemento y otros 0.5 gramos de argón 40.
Existe un detalle elemental: la cantidad INICIAL de potasio 40 presente en la roca no se conoce, y, por lo tanto, esto valor se asume mediante "modelos teóricos" que se consideran estandarizados.
Acaso el ejemplo más difundido es el ocurrido cuando, en junio de 1992, se tomaron muestras procedentes de la erupción del volcán Santa Elena ocurrida en 1980. Las rocas ígneas tenían, por ende, 12 años comprobados de antigüedad. Los fragmentos fueron procesados de modo habitual y remitidos al reconocido laboratorio Geochron de Massachussetts para su análisis a simple ciega, esto es, sin informar su procedencia, sino sólo su naturaleza química y la "presunción teórica" de origen reciente.
Las cinco muestras separadas fueron informadas con estas características:
Muestra 1 (roca completa) --> Antigüedad 350 mil ± 50 mil años
Muestra 2 (feldespato) --> Antigüedad 340 mil ± 60 mil años
Muestra 3 (anfibola y otros compuestos) --> Antigüedad 900 mil ± 200 mil años
Muestra 4 (piroxeno y otros compuestos) --> Antigüedad 1.7 millones ± 300 mil años
Muestra 5 (ídem) --> Antigüedad 2.8 millones ± 600 mil años
Estos resultados revelan, en primer lugar, poca correlación entre las 5 muestras, tomadas en el mismo sitio y al mismo tiempo, y la falencia de la "presunción teórica" en cuanto al CONTENIDO INICIAL de isótopos en la muestra. Vale recordar que la totalidad de los ejemplares remitidos tenían sólo 12 años de formación. La cita del estudio completo es CEN Tech. J. 1996; 10(3); 335-343, no disponible para su lectura directa en Internet.
¿Acaso se trata de una falla en el par de isótopos elegidos? Resulta un planteo racional y claramente científico. Una buena respuesta es remitirnos al trabajo original que dató la antigüedad de nuestro planeta en aproximadamente 4 500 millones de años, el conocido ensayo de Clare Patterson publicado allá por 1956 en Geochimica et Cosmochimica Acta, el órgano oficial de la Geochemical Society de los Estados Unidos.
Patterson realizó su conocido análisis examinando el contenido de isótopos de plomo en rocas terrestres, en dos meteoritos de alto contenido en hierro y en una muestra de sedimento del fondo oceánico. Volcó sus resultados en un gráfico y formó lo que se denomina un isócrono, en forma análoga a las isobaras e isotermas de la meteorología. Mediante algunas conjeturas y extrapolaciones matemáticas, Patterson concluyó que la edad de la Tierra debía estar próxima a los 4 550 millones de años
Entre otras consideraciones, existe un error estadístico, por el hecho de utilizar una sola muestra de sedimento oceánico en lugar de las múltiples necesarias para minimizar el riesgo de error fruto de las variedades regionales. Paralelamente, geólogos de la misma talla (Hutchinson, Gale, Arden) realizaron muestreos parecidos con resultados completamente diferentes; de hecho al utilizar la misma línea de razonamiento de Patterson han llegado a la conclusión irracional de... ¡una edad negativa para la Tierra! (Nature 1972, 240; páginas 56-57)
Además, existe otra consideración que hasta aquí no hemos mencionado: la siniestra seguidilla de detonaciones nucleares provocadas por el hombre desde mediados de la década de 1940, incluyendo tanto las pruebas como el uso de armamento nuclear en la Segunda Guerra Mundial, han cambiado drásticamente el contenido de radioisótopos de la Tierra, lo cual hace imposible la medición (y menos aún la "presunción") del contenido de isótopos de una muestra dada.
En resumen, los métodos de datación resultan poco confiables para medir la antigüedad tanto de los fósiles como de las rocas inertes, por lo cual cualquier estimación de la edad de un objeto con esta técnica resulta por lo menos temeraria.
