Exame completo do relógio radiocarbônico

ENTRE os instrumentos científicos inventados para ajudar o homem a satisfazer sua curiosidade sobre seu passado, nenhum é mais conhecido do que o relógio radiocarbônico. Este método de datar matéria orgânica em artefatos antigos se baseia na medição do carbono radioativo que é formado pelos raios cósmicos na atmosfera e absorvido pela vida vegetal. É muitíssimo útil para se datar as coisas feitas de madeira, carvão e fibras vegetais ou animais. Seu âmbito chega a atingir mais de 10.000 anos.

Os arqueólogos estão vividamente interessados nos resultados de tais datas, porque estudam homens antigos e suas obras. Os estudantes da Bíblia também se interessam pelas datas radiocarbônicas, porque seu âmbito ultrapassa os 6.000 anos de história do homem registrados na Bíblia.

Talvez saiba que o relógio radiocarbônico foi usado para datar o linho que envolvia o antigo manuscrito de Isaías descoberto perto do Mar Morto.¹a O invólucro, segundo verificou-se, tinha de dezoito a vinte séculos, confirmando assim outras provas de que o manuscrito é genuíno, e não uma astuta falsificação recente.

Simpósio de Upsália

O interesse no método de datar radiocarbônico foi estimulado de novo pela publicação recente (em 1971) dos resultados do Décimo Segundo Simpósio Nobel, realizado em Upsália, Suécia, em 1969. Ali, os peritos em radioquímica de muitos países se reuniram com geólogos e arqueólogos. Discutiram suas últimas pesquisas dessa teoria e o uso prático do radiocarbono (C₁₄) para datar. O presidente de honra foi W. F. Libby, laureado com o Prêmio Nobel, da Universidade da Califórnia em Los Angeles, que foi pioneiro em datar pelo C₁₄ em 1949.

O relatório da conferência transmite uma sensação geral de satisfação com os êxitos atuais do método. Resultados conflitantes, às vezes procedentes de diferentes laboratórios, foram amplamente reconsiderados. Uma exatidão com margem de cinqüenta a cem anos da data é agora esperada. É verdade que divergências maiores do que esta foram encontradas entre a “idade radiocarbônica” conforme calculada pela radioatividade, e a idade real de amostras conhecidas, mas isto talvez possa ser levado em conta com uma curva de calibração medida em diversos laboratórios.

Esta curva se baseia principalmente em madeira tirada de árvores de longa vida que foram datadas pela contagem de seus anéis anuais. Por exemplo, um pedaço de madeira de 7.000 anos, segundo a contagem de anéis, pode resultar numa idade radiocarbônica de apenas 6.000 anos. Assim, os 1.000 anos são aplicados como correção a ser adicionados à idade radiocarbônica de qualquer amostra dessa era.

A teoria em que repousa o método radiocarbônico é, segundo verificado, muito mais complexa do que se esperava há vinte anos atrás, e muitas das correções da teoria foram estudadas para se ver como afetariam as idades já medidas. Por se levar isto em conta, pareceria possível obter-se uma idade razoavelmente exata da matéria orgânica formada em qualquer época nos últimos 7.400 anos.

Agora há algumas amostras colhidas de casas e cadinhos de homens antigos que, segundo as datas radiocarbônicas, tem mais de 6.000 anos. Tais descobertas colidem com a cronologia bíblica, segundo a qual o primeiro homem foi criado há apenas 6.000 anos atrás. Isto suscita algumas perguntas perturbadoras. Será que o crescente refinamento e o êxito aparente do relógio radiocarbônico tornou obsoleta a cronologia bíblica? Podemos ainda ter fé no relato bíblico dos anos, ou será que a ciência mostrou que é indigno de confiança?

Antes de tirarmos qualquer conclusão, seria prudente examinarmos um pouco mais de perto alguns dos pormenores considerados na conferência de Upsália. Ao fazermos isso, começamos a ficar pensando se as correções pormenorizadas da teoria das datas radiocarbônicas, que de início pareciam torná-la mais exata, realmente não abrem mais possíveis caminhos para torná-la mais errada.

Suposições Necessárias

A teoria relativamente simples, conforme vista há vinte anos, baseava-se nas seguintes suposições:

(1) Que o carbono 14, o componente radioativo do carbono natural, decompõe-se com uma semivida de 5.568 anos.

(2) Que a proporção entre os átomos do carbono 14 e os do estacionário carbono 12 no carbono “vivo” tem sempre sido a mesma que é hoje. Isto depende de duas outras suposições (2a e 2b).

(2a) Que o número de átomos de carbono 14 tem sido constante; isto significa que os raios cósmicos que os formam não têm variado nos últimos 15.000 ou 20.000 anos.

(2b) Também, que a quantidade total de carbono estável no “reservatório de troca” tem sido constante nesse mesmo tempo. Isto inclui o bióxido de carbono no ar, bem como o carbono orgânico nas coisas vivas, porque absorvem continuamente o bióxido de carbono pela fotossíntese e o liberam pela respiração. Também, o bióxido de carbono se dissolve na água do mar, onde forma ácido carbônico e carbonato, que se mistura com o carbonato dissolvido no oceano. Este processo também é reversível, embora leve cinqüenta anos. O carbonato mineral nas rochas não é, naturalmente, considerado como parte do reservatório de trocas.

(2c) Relacionada ao número dois, acha-se a suposição de que a produção de C₁₄ continua constante todo esse tempo, e isto subentende que sua decomposição, numa base mundial, está em equilíbrio com sua produção.

(3) Que qualquer coisa viva, vegetal ou animal, incorpora o radiocarbono em seus tecidos enquanto está viva; daí, após sua morte, a atividade decresce matematicamente segundo a decomposição radioativa natural; não absorve radiocarbono através de contato com matérias mais novas, nem o perde por trocar átomos com o carbono mais velho.

(4) Que, para uso prático das datas de radiocarbono, a amostra tem de ser contemporânea com o evento que assinala, e não algo que cresceu longo tempo antes.

Agora, tenhamos presente que, se o relógio radiocarbônico há de fornecer as datas corretas, todas as suposições acima têm de ser verídicas. Se até mesmo, uma delas for inverídica, o método se rompe e não fornecerá a idade correta.

As primeiras amostras de madeira de velhas árvores e de túmulos dos reis egípcios medidas no laboratório de Libby mostraram uma correspondência razoável com as idades aceitas dessas amostras até uns 4.000 anos. Assim, pensou-se que as suposições eram corretas, pelo menos quase todas. Mas, que tal o quadro agora, depois de cerca de vinte anos de investigação do mecanismo do relógio radiocarbônico? Será que as suposições ainda parecem bem fundamentadas como pareciam então?

Lendo os relatos da conferência de Upsália, chega-se à conclusão de que nem uma das suposições alistadas acima é agora reconhecida como correta! Algumas delas talvez estejam apenas um pouco erradas, mas outras se revelaram erradíssimas. Examinemos de novo cada uma delas à luz do conhecimento atual — ou, talvez, da ignorância que ainda persiste.

Validez da Amostra

Entre as possibilidades mais óbvias de erro no método de datar radiocarbônico se acha a falta de integridade da amostra. (Suposição 3) Se a amostra for alterada pelo contacto com material que contenha radiocarbono mais antigo ou mais novo, ou for contaminada pela inclusão desse material, a análise não pode fornecer a resposta certa. Mas, o arqueólogo prático aprendeu o que fazer quando uma amostra volta do laboratório com data diferente do que ele esperava. Conforme o Dr. Evzen Neustupný, do Instituto de Arqueologia da Academia Tcheca de Ciências disse ao simpósio: “A contaminação das amostras, quer pelo carbono moderno quer pelo antigo, pode amiúde ser claramente discernida se o resultado da medida se desviar consideravelmente do valor esperado.”²

Parafraseando suas palavras, não reconhece a contaminação da amostra antes de enviá-la, mas, quando a examina de novo, com a resposta intragável anexada, pode ver claramente que ela foi contaminada.

O mesmo perito também indicou, relativo à importância de selecionar amostras contemporâneas (Suposição 4): “Deve ser claro, embora muitos arqueólogos pareçam ignorá-lo, que as medidas radiocarbônicas datem a idade do tecido orgânico da amostra, i.e., o tempo quando se originou. O tecido da amostra que data de algum evento histórico (ou pré-histórico) poderia já estar biologicamente morto por diversas centúrias ao ser usado pelo homem antigo. Isso se aplica à madeira de construção, ao carvão para cadinhos, e à maioria das outras espécies de materiais.”²

Este é um ponto que o leitor faria bem em ter presente quando vê uma notícia de que o método de datar radiocarbônico de um pedaço de carvão extraído de uma caverna em alguma parte prova que os homens da caverna viviam ali a tantos e tantos milhares de anos. Há lugares hoje onde o campista poderia apanhar lenha que cresceu a centenas, sim, até a milhares de anos atrás.

Erros dessa espécie têm ocorrido com suficiente freqüência para impedir a aceitação geral das datas radiocarbônicas pelos arqueólogos. Mas, têm que ver apenas com a aplicação do método das amostras particulares, de modo que uma amostra talvez possa ser datada erradamente, mas a outra corretamente.

Além destas, questões mais difíceis são apresentadas aos que trabalham com datas radiocarbônicas, questões que atingem o próprio âmago da teoria mesma. Tais questões, se não forem solucionadas satisfatoriamente, suscitam dúvidas quanto a se podem fornecer uma idade correta de qualquer amostra.

Semivida do Radiocarbono

Uma das questões diz respeito à primeiríssima suposição. Quão certo se está de que a semivida do C₁₄ seja correta? Note o seguinte comentário de dois peritos do laboratório de radiocarbono da Universidade de Pensilvânia:

“O que causa a máxima preocupação, quanto à veracidade destas determinações da semiviva, é o fato de que todas dependem dos mesmos métodos básicos — a saber, a calibragem absoluta do contador de gás para se determinar a taxa específica de desintegração, e a massa subseqüente da medição espectográfica da quantidade exata de C₁₄ que foi contada. Na primeira fase, há dificuldade de se obter a calibragem absoluta de um contador de gás, e, na última, há o problema da diluição precisa e da introdução do C₁₄ ‘quente’ no espectógrafo de massa. Um erro causado pela absorção do C₁₄ nas paredes dum receptáculo talvez prevaleça e seja mais ou menos da mesma magnitude em todas as determinações da semivida. Claro é que há necessidade de um enfoque e duma técnica inteiramente independentes, antes que se possa afirmar com certeza qual é o valor verdadeiro da semivida do C₁₄.”³

O próprio Libby estava cônscio desta limitação na exatidão da semivida. Em 1952, escrevendo sobre a importância vital de se medirem as taxas absolutas de desintegração, disse: “Espera-se que medições posteriores da semivida do radiocarbono sejam feitas, preferivelmente, por técnicas inteiramente diversas.”⁴ Por enquanto, esta esperança não se materializou.

Produção do Carbono 14

Que dizer da constância dos raios cósmicos, (Suposição 2a) As observações mostram que não são de forma alguma constantes. Diversos fatores são agora conhecidos que provocam grandes flutuações nos raios cósmicos.

Um deles é a força do campo magnético da terra. Este afeta os raios cósmicos, que são na maioria prótons (núcleos carregados de átomos de hidrogênio), por desviar as partículas de menos energia da atmosfera. Quando o campo magnético da terra se torna mais forte, menos raios cósmicos atingem a terra e menos radiocarbono é produzido. Quando o campo magnético da terra se torna mais fraco, mais raios cósmicos atingem a terra e produz-se mais radiocarbono.

Os estudos indicam que o campo magnético dobrou em força de uns 5.500 anos atrás para cerca de 1.000 anos atrás, e está decrescendo novamente. Apenas este efeito pode ser responsável pela correção necessária de quase 1.000 anos nas datas mais antigas.

Os fenômenos solares também provocam grandes mudanças. O campo magnético do sol se estende muito pelo espaço, até mesmo além da órbita da terra. Sua força varia, embora não mui regularmente, junto com o ciclo de manchas solares de cerca de onze anos, e isto também atinge o número de raios cósmicos que atingem a terra.

Daí, há as protuberâncias solares. Estas grandes correntes de gás incandescente irrompem da superfície do sol esporadicamente e lançam enorme número de prótons. Os que atingem a terra produzem o C₁₄. Isto produz um excesso impredizível da reserva. Uma tabela e um gráfico no relatório mostram a produção de C₁₄ resultante de protuberâncias típicas. Em 23 de fevereiro de 1956, houve uma protuberância que produziu tanto C₁₄ em questão de horas como é produzido num ano inteiro, de radiação cósmica média. É óbvio que é impossível incluir esta espécie de efeito nas correções do relógio radiocarbônico, pois ninguém sabe se as protuberâncias nos milênios passados foram mais ou menos ativas do que são agora.

A intensidade dos raios cósmicos que entram no sistema solar provenientes da galáxia é outro fator pouco conhecido. Os cientistas geoquímicos têm tentado, por medir as radioatividades bem diminutas de vários elementos produzidos nos meteoritos pelos raios cósmicos, ter uma idéia das intensidades médias do passado. No entanto, os resultados não têm sido de muita valia em fornecer a desejada certeza da sua constância nos últimos 10.000 anos.

A teoria do radiocarbono teria uma posição mais forte (embora ainda não invulnerável), com respeito às objeções acima, se se pudesse demonstrar que o radiocarbono se decompõe hoje de forma tão rápida quanto se forma. (Suposição 2c) Se isto não for comprovado como verdadeiro, então a suposição de um estoque constante de C₁₄ também se provaria inverídica e a pretendida atividade constante do radiocarbono é colocada numa precária corda bamba entre dois postes de suporte que talvez subam independentemente um do outro.

A taxa de produção é mui difícil de calcular. Libby tentou fazer isso com os melhores dados disponíveis até 1952. Verificou uma produção correspondente de cerca de dezenove átomos de radiocarbono por segundo para cada grama de carbono no reservatório. Isto era um tanto mais alto do que sua medição de dezesseis desintegrações por segundo. Mas, em vista da complexidade do problema e da estimativa geral que teve de ser feita de tantos fatores, ele considerou que isto concordava bastante com suas suposições.

Dezessete anos depois, com melhores dados e melhor compreensão do processo, pode isto ser calculado com precisão? Os peritos no simpósio não podiam dizer nada mais definitivo do que afirmar que o radiocarbono está sendo produzido a uma taxa provável entre 75 por cento e 161 por cento da taxa de sua decomposição. O número menor significaria que a quantidade de radiocarbono está presentemente decrescendo; o número maior, que está aumentando. A medição não dá certeza de que é constante, como exige a teoria radiocarbônica. De novo, utiliza-se o recurso no sentido de que “a constância relativa da atividade de C₁₄ no passado sugere que [esta proporção] se deve limitar a uma certa margem mais estreita de valores”.⁵ Assim, uma suposição é usada para justificar a outra.

Reservatório de Carbono 12

Não só o estoque de C₁₄, mas também o estável C₁₂ no reservatório de troca, precisa ser constante para manter sincronizado o relógio radiocarbônico. (Suposição 2b) Temos bons motivos para crer que esta suposição seja válida?

Visto que há cerca de sessenta vezes mais carbono no oceano do que na atmosfera, preocupamo-nos principalmente com tal reservatório oceânico. Este ponto entrou em discussão na reunião de Upsália, onde o consenso era de que aquilo que chamavam de “Era Glacial” poderia causar grandes perturbações. Libby havia indicado esta possibilidade em 1952:

“A possibilidade de que a quantidade de carbono no reservatório de trocas se tenha alterado apreciavelmente nos últimos 10.000 ou 20.000 anos gira quase que inteiramente em torno da pergunta se a época glacial, que, conforme veremos depois, parece ter atingido este período, poderia ter afetado o volume e as temperaturas médias dos oceanos de forma apreciável.”⁶

Efeitos do Dilúvio

A menção do volume dos oceanos de imediato suscita na mente do estudante da Bíblia a possibilidade de grandes deslocamentos no relógio radiocarbônico na época do dilúvio global dos dias de Noé, há 4.340 anos. Os oceanos devem certamente ter ficado muito maiores em extensão e profundidade depois do Dilúvio. Isto, em si mesmo, não aumentaria a quantidade de carbonato no oceano; meramente a diluiria. As quantidades de C₁₄ e de C₁₂, bem como a sua proporção, que determina a atividade específica, não teriam mudado simplesmente pela queda da água. No entanto, o volume aumentado teria dado ao oceano por fim a capacidade de suportar uma carga muito maior de carbonato dissolvido.

E os ajustes na crosta da terra seriam esperados por causa do peso grandemente aumentado de água nas bacias oceânicas. Esta pressão seria maior do que a sobre os continentes. Empurraria ao subjacente manto plástico dos leitos oceânicos em direção aos continentes, assim erguendo-os a novas alturas. Isto exporia as superfícies rochosas à crescente erosão, inclusive as rochas calcárias nos leitos dos mares rasos que os geólogos mostram nas áreas continentais baixas em seus mapas dos tempos pliocênicos.

Assim, começando pouco depois do Dilúvio, o reservatório oceânico de carbonato aumentaria continuamente até alcançar a concentração que temos hoje. Então, ao invés de supor que o reservatório de carbonato tenha sido constante, devemos considerar a possibilidade de que aumentou gradualmente nos últimos 4.300 anos.

Como é que o Dilúvio afetaria o C₁₄? Visto que a Bíblia indica que a água que caiu no Dilúvio se achava antes suspensa de alguma forma acima da atmosfera terrestre, deve ter impedido a entrada dos raios cósmicos e, por isso, a produção de radiocarbono. Se distribuída uniformemente numa camada esférica, poderia ter impedido por completo a formação de radiocarbono. Não obstante, não é preciso supor-se isto, o dossel de água talvez fosse mais grosso nas partes equatoriais do que nos pólos, assim admitindo os raios cósmicos em baixas intensidades. Em qualquer caso, a remoção desse escudo por sua queda sobre a superfície aumentaria a taxa de produção do C₁₄.

Assim, deveríamos esperar que, depois do Dilúvio, tanto o radioativo C₁₄ como o estável C₁₂ no reservatório oceânico começassem a crescer rapidamente. Lembre-se de que é a proporção entre o C₁₄ e o C₁₂ que fixa a atividade específica. Assim, dependendo de exatamente quão rápido a erosão do solo acrescentava o carbonato aos mares, a atividade poderia aumentar ou decrescer. Deveras, seria possível, embora não seja provável, que o crescimento de um equilibrasse exatamente o crescimento do outro; nesse caso, o relógio radiocarbônico teria continuado a andar uniformemente, mesmo durante o Dilúvio. Libby indicou a possibilidade de que tal equilíbrio fortuito poderia produzir o “acordo entre os conteúdos radiocarbônicos predito e observado das matérias orgânicas da era historicamente conhecida”. Mas, não preferiu esta explicação.

Desde que os estoques de C₁₄ e de C₁₂ independem um do outro, é possível postular valores que seriam responsáveis pelas idades excessivas relatadas de amostras antigas. Exemplificando, se supusermos que a atividade específica antes do Dilúvio era apenas a metade do seu valor atual, todos os espécimes pré-diluvianos pareceriam ter cerca de 6.000 anos mais do que realmente têm. Isto também seria verdadeiro por algum tempo depois disso, mas, com a rápida erosão do carbonato nos séculos após o Dilúvio, o erro seria reduzido. Parece que por volta de 1500 A. E. C., a atividade se aproximava de seu valor atual, visto que as idades radiocarbônicas parecem estar quase certas desde então.

O Princípio da Simultaneidade

Estes são alguns dos problemas reconhecidos que afligem a cronologia radiocarbônica. Há outros que dificilmente foram considerados. Estas são as razões pelas quais a teoria, delineada há vinte anos atrás, não mais é sustentável. Não é simplesmente possível, por apenas medir o radiocarbono numa amostra e compará-la com a atividade atual, dizer com qualquer certeza a idade da amostra. No entanto, uma fase da teoria radiocarbônica se parece ter mantido até agora, o princípio da simultaneidade.

Este princípio declara que, em qualquer tempo passado, o nível de radiocarbono era o mesmo em todo o mundo, de modo que todas as amostras originadas no mesmo tempo têm a mesma atividade. Assim, não havendo alteração nem contaminação, decompuseram-se à mesma atividade medida que hoje. Assim, mesmo se todas as demais suposições tiverem de ser abandonadas, se suficientes amostras de datas absolutamente conhecidas poderem ser medidas para se construir uma curva corretiva, então as medidas radiocarbônicas podem ser feitas para se encontrar a posição de uma amostra nesta curva, e assim se pode inferir sua idade.

Certo laboratório coletou uma série de amostras de madeira de árvores de longa vida, e atribuiu datas a elas por contar os anéis de crescimento. Foram supridas tais amostras aos laboratórios radiocarbônicos, e tais datas são agora amplamente aceitas como fornecendo um alicerce sólido para a cronologia radiocarbônica. Deveras, sem este apoio de emergência, o relógio radiocarbônico já estaria tão malhado que dificilmente se confiaria nele para fornecer mais do que uma idéia geral da verdadeira idade das coisas.

Então, se havemos de crer nas datas radiocarbônicas corrigidas, temos de dispor-nos a transferir nossa fé para o método de datar de anéis de árvores como padrão fundamental. Quão fidedigno é este novo método? Examinemo-lo no artigo seguinte.

[Nota(s) de rodapé]

[Tabela na página 9]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

DATAS DO CARBONO 14 — CURVA CORRETIVA

O método de datar do carbono 14 tem sido “corrigido” tanto que é difícil até mesmo que outros cientistas o entendam. Será que as “correções” indicam outros modos em que poderia estar errado?