O relógio radiocarbônico
Data os Restos Outrora Vivos. Será que o Faz Mesmo?
TODOS os relógios precedentes andam tão lentamente que são de muito pouco ou nenhuma valia para se estudar os problemas arqueológicos. Precisa-se de algo muito mais rápido para igualar a escala de tempo da história humana. Esta necessidade foi suprida pelo relógio radiocarbônico.
O carbono 14, um isótopo radioativo do comum carbono 12, foi inicialmente descoberto nos experimentos de bombardeio de átomos num ciclotron. Daí, foi também encontrado na atmosfera da Terra. Emite fracos raios beta, que podem ser contados por um instrumento apropriado. O carbono 14 tem uma meia-vida de apenas 5.700 anos, o que é apropriado para a datação de coisas associadas com a história primitiva do homem.
Os outros elementos radioativos que consideramos possuem vidas longas, quando comparadas com a idade da Terra, de modo que eles existem desde a criação da Terra até os dias atuais. Mas o radiocarbono possui tão curta vida, em comparação com a idade da Terra, que ele só pode ainda estar aqui se tiver sido produzido continuamente de alguma forma. Essa forma é o bombardeio de raios cósmicos na atmosfera, o que converte os átomos de nitrogênio em carbono radioativo.
Este carbono, na forma de bióxido de carbono, é utilizado pelas plantas no processo da fotossíntese, e é convertido em todas as espécies de compostos orgânicos nas células vivas. Os animais, e, sim, nós, humanos, comemos os tecidos vegetais, assim tudo que vive vem a conter radiocarbono na mesma proporção em que é encontrado no ar. Enquanto algo vive, o radiocarbono nele, que se desintegra, é reabastecido por nova ingestão. Mas, quando morre uma árvore ou um animal, corta-se-lhe o suprimento de radiocarbono fresco, e começa a diminuir o nível de radiocarbono nele. Se um pedaço de carvão vegetal ou um osso de animal acha-se preservado por 5.700 anos, conterá apenas a metade do radiocarbono que possuía quando estava vivo. Assim, em princípio, se medirmos a proporção de carbono 14 que resta em algo que certa vez estava vivo, podemos dizer por quanto tempo está morto.
O método do radiocarbono pode ser aplicado a uma ampla gama de coisas de origem orgânica. Muitos milhares de amostras têm sido datadas por ele. Sua fascinante diversidade é sugerida por apenas alguns exemplos:
A madeira do barco funerário da tumba do faraó Seostris III foi datada de 1670 AEC.
O cerne da madeira de uma gigantesca sequóia da Califórnia, que apresentava 2.905 anéis anuais quando foi abatida, em 1874, foi datada de 760 AEC.
Envoltórios de linho, dos Rolos do Mar Morto, datados do primeiro ou do segundo século AEC pelo estilo de escrita, foram medidos pelo seu conteúdo de radiocarbono como tendo 1.900 anos.
Um pedaço de madeira encontrado no monte Ararate, e considerado por alguns como sendo possivelmente da arca de Noé, provou datar apenas de 700 EC — trata-se de madeira antiga, sem dúvida, mas não tão antiga a ponto de ser anterior ao Dilúvio. Sandálias de corda entrelaçada, retirada da pedra-pome vulcânica numa caverna do Oregon apresentaram uma idade de 9.000 anos.
Verificou-se que a carne dum filhote de mamute, congelado na lama de paul siberiana por milhares de anos, tinha 40.000 anos.
Quão fidedignas são estas datas?
Erros no Relógio Radiocarbônico
O relógio radiocarbônico parecia muito simples e constante quando foi inicialmente demonstrado, mas, sabe-se agora que está propenso a muitos tipos de erro. Depois de tal método ser empregado por uns 20 anos, realizou-se em, Upsala, Suécia, em 1969, uma conferência sobre a cronologia radiocarbônica e outros métodos relacionados de datação. As discussões ali travadas entre químicos que praticam tal método, e arqueólogos e geólogos que utilizam os resultados, trouxeram a lume uma dezena de falhas que talvez invalidassem as datas. Nos 17 anos desde então, pouco se fez para remediar tais falhas.
Um problema incomodativo tem sido sempre o de garantir que não houve contaminação da amostra submetida ao teste, quer pelo carbono moderno (vivo), quer pelo carbono antigo (morto). Um pedacinho de madeira, por exemplo, retirado do cerne duma árvore antiga talvez contenha seiva viva. Ou, se esta foi removida com um solvente orgânico (feito de petróleo morto), um vestígio do solvente poderia ter ficado na porção analisada. Antigo carvão enterrado poderia ter sofrido penetração pelas radículas das plantas vivas. Ou poderia ser contaminada por betume muito mais antigo, difícil de remover. Encontraram-se conchas vivas com carbonatos de minerais há muito enterrados, ou das ressurgências das profundidades oceânicas onde têm estado por milhares de anos. Tais coisas podem fazer com que um espécime pareça mais antigo ou mais jovem do que realmente é.
A falha mais séria na teoria da datação radiocarbônica acha-se na pressuposição de que o nível de carbono 14 na atmosfera tem sido sempre o mesmo que agora. Esse nível depende, em primeiro lugar, da taxa em que é produzido pelos raios cósmicos. Os raios cósmicos às vezes variam grandemente de intensidade, sofrendo grande influência das mudanças no campo magnético da Terra. As tempestades magnéticas solares às vezes aumentam a intensidade dos raios cósmicos em mil vezes, por poucas horas. O campo magnético da Terra já foi tanto mais forte como mais fraco em milênios passados. E desde a explosão das bombas nucleares, o nível global de carbono 14 aumentou substancialmente.
Por outro lado, a proporção é afetada pela quantidade de carbono estável no ar. Grandes erupções vulcânicas aumentam consideravelmente as reservas do estável bióxido de carbono, assim diluindo o radiocarbono. De um século para cá, a queima de combustíveis fósseis, especialmente do carvão e do petróleo, pelo homem, numa taxa sem precedentes, aumentou de forma permanente a quantidade de bióxido de carbono atmosférico. (Mais pormenores sobre estas e outras incertezas quanto ao relógio do carbono 14 foram supridos na Despertai! de 22 de outubro de 1972.)
Dendrocronologia — Datação Pelos Anéis de Crescimento das Árvores
Confrontados com todas estas debilidades fundamentais, as pessoas a favor do radiocarbono voltaram-se para a padronização de suas datas com a ajuda de amostras de madeiras datadas pela contagem dos anéis das árvores, notavelmente as dos pinheiros americanos, que vegetavam por centenas e até milhares de anos na parte sudoeste dos Estados Unidos. Este campo de estudos é chamado de dendrocronologia.
Assim, o relógio radiocarbônico não é mais considerado como resultando em uma cronologia absoluta, mas em uma que mede apenas datas relativas. Para se obter a data real, a data do radiocarbono tem de ser corrigida pela cronologia dos anéis das árvores. Assim sendo, o resultado de uma medição de radiocarbono é mencionada como “data de radiocarbono”. Por cotejar esta com uma curva de calibração baseada nos anéis das árvores, infere-se a data absoluta.
Isto é sensato enquanto for fidedigna a contagem de anéis do pinheiro americano. O problema surge então que a árvore viva mais antiga, cuja idade é conhecida, remonta apenas a 800 EC. A fim de estender a escala, os cientistas tentam comparar os padrões sobrepostos de anéis finos e grossos de pedaços de madeira morta encontrados nas cercanias. Por emendarem 17 restos de árvores caídas, afirmam remontar a 7.000 anos.
Mas o padrão dos anéis de árvores tampouco é independente. Às vezes, os cientistas não estão seguros de onde é que devem colocar um dos pedaços mortos, assim, o que fazem? Solicitam a medição dele pelo relógio radiocarbônico e a utilizam qual guia para seu enquadramento. Isso nos faz lembrar dois aleijados com uma só muleta entre eles, que se revezam em usá-la, um deles apoiando-se por algum tempo no companheiro, e então ajudando-o a manter-se de pé.
É mesmo de admirar a miraculosa preservação de pedaços avulsos de madeira que jazem por tanto tempo ao ar livre. Pareceria que poderiam ser levados de roldão pela chuva pesada, ou apanhados por eventuais transeuntes para servir de lenha, ou para algum outro emprego. O que impediu o seu apodrecimento ou os ataques dos insetos? É crível que uma árvore viva possa suportar as devastações do tempo e do clima, ocasionalmente uma delas sobrevivendo mil anos, ou mais. Mas a madeira morta? Por seis mil anos? É preciso muita credulidade. É nisto, contudo, que se baseiam as datas radiocarbônicas mais antigas.
Todavia, os peritos em radiocarbono e os dendrocronologistas têm conseguido pôr de lado tais dúvidas e transpor as lacunas e as incoerências, e ambos se sentem satisfeitos com sua transigência. Mas, que dizer de seus clientes, os arqueólogos? Nem sempre se sentem felizes com as datas obtidas das amostras enviadas para análise. Um se expressou da seguinte forma na conferência de Upsala:
“Se uma data do carbono 14 apóia nossas teorias, nós a colocamos no texto principal. Se não as contradiz inteiramente, colocamo-la numa nota de rodapé. E se estiver completamente ‘fora da data’, nós simplesmente a deixamos fora.”
Alguns deles ainda pensam assim. Um deles escreveu recentemente a respeito duma datação de radiocarbono que devia, supostamente, marcar a mais antiga domesticação dos animais:
“Os arqueólogos [estão vindo a] mudar de idéia quanto à utilidade imediata das determinações das idades radiocarbônicas simplesmente porque emanam de laboratórios ‘científicos’. Quanto mais essa confusão cresce, a respeito de que método, que laboratório, que valor da meia-vida, e que calibração é mais fidedigna, tanto menos nós, arqueólogos, nos sentiremos escravizadoramente obrigados a aceitar qualquer ‘data’ oferecida a nós, sem a questionarmos.”
O radioquímico que tinha fornecido a data retrucou: “Preferimos lidar com fatos baseados em medições sólidas — e não com a arqueologia da moda, ou emocional.”
Se os cientistas discordam tão acentuadamente quanto à validez destas datas que remontam à antiguidade do homem, não é compreensível que os leigos devam ser cépticos quanto a novos informes baseados na “autoridade” científica, tais como os citados no início desta série de artigos?
Contagem Direta do Carbono 14
Recente aperfeiçoamento do método de datação radiocarbônica é um método de contagem, não apenas dos raios beta provenientes dos átomos que se desintegram, mas de todos os átomos do carbono 14 existentes em pequena amostra. Isto é especialmente útil na datação de espécimes mui antigos, em que resta apenas diminuta fração do carbono 14. De um milhão de átomos do carbono 14, apenas um, em média, se decomporá a cada três dias. Torna-se assim muito enfadonho, quando se medem amostras antigas, acumular suficientes contagens para diferençar a radioatividade do fundo de raios cósmicos.
Mas se podemos contar todos os átomos de carbono 14 agora, sem esperar que se desintegrem, podemos ganhar um milhão de vezes mais em sensitividade. Isto é conseguido por curvar-se um raio de átomos de carbono positivamente carregados num campo magnético, para separar o carbono 14 do carbono 12. O carbono 12, mais leve, é forçado a entrar num círculo mais apertado, e o mais pesado carbono 14 é admitido por meio duma fenda no contador.
Este método, embora mais complicado e mais caro do que o método de contagem dos raios beta, tem a vantagem de que a quantidade de material necessária para um teste é mil vezes menor. Abre a possibilidade de se datar raros manuscritos antigos e outros artefatos, dos quais simplesmente não se pode obter uma amostra de vários gramas, que seria destruída nos testes. Atualmente tais artigos podem ser datados com amostras de apenas miligramas.
Uma aplicação sugerida disto seria datar o Sudário de Turim, em que alguns crêem esteve envolvido o corpo de Jesus, para ser enterrado. Se a datação pelo radiocarbono viesse a mostrar que tal tecido não é tão antigo assim, isso confirmaria as suspeitas de duvidosos de que tal sudário é uma farsa. Até agora, o arcebispo de Turim se recusou a doar uma amostra para datação, porque seria preciso um pedaço grande demais. Mas, com o novo método, um centímetro quadrado seria o suficiente para determinar se o material data do tempo de Cristo ou apenas da Idade Média.
De qualquer forma, as tentativas de estender o âmbito do tempo têm pouco significado enquanto não forem resolvidos os problemas maiores. Quanto mais antiga a amostra, tanto mais difícil é garantir a ausência absoluta de leves traços do carbono mais novo. E, quanto mais tentarmos ir além dos poucos milhares de anos para os quais temos a calibração fidedigna, tanto menos sabemos sobre o nível atmosférico de carbono 14 naqueles tempos antigos.
Diversos outros métodos de datar eventos no passado têm sido estudados. Alguns deles relacionam-se indiretamente com a radioatividade, tais como a medição das pistas de fissão e os halos radioativos. Alguns envolvem outros processos, tais como o depósito de camadas anuais de aluviões (camadas de sedimentos) pelas correntes que fluem duma geleira e a hidratação de artefatos obsidianos.
Racemização dos Aminoácidos
A racemização dos aminoácidos é outro método de datação utilizado. Mas, o que significa “racemização”?
Os aminoácidos pertencem ao grupo de compostos de carbono que têm quatro diferentes grupos de átomos ligados a um átomo central de carbono. A disposição tetraédrica dos grupos torna a molécula assimétrica como um todo. Tais moléculas existem em duas formas. Embora quimicamente idênticas, uma é fisicamente o reflexo da outra. Uma ilustração simples disto é um par de luvas. Elas têm o mesmo tamanho e formato, mas só uma se ajusta em sua mão direita, a outra apenas na esquerda.
A solução de uma forma deste composto desvia um raio da luz polarizada para a esquerda; a outra espécie o faz girar para a direita. Quando um químico sintetiza um aminoácido de compostos mais simples, ele obtém iguais dosagens de ambas as formas. Cada forma cancela o efeito da outra na luz polarizada. Isto é chamado de mistura racêmica, quando os aminoácidos tanto canhotos como destros acham-se igualmente presentes na mistura.
Quando os compostos de aminoácidos se formam nas plantas ou animais vivos, eles se apresentam em apenas uma forma, usualmente a canhota, ou forma l- (de levo-). Se tal composto for aquecido, a agitação térmica das moléculas faz com que algumas delas fiquem ao avesso, mudando da forma canhota para a destra (a forma dextra). Esta mudança é chamada de racemização. Continuada por tempo suficiente, produz iguais quantidades de formas l- e d-. É de interesse especial porque se relaciona com as coisas vivas, assim como a datação pelo radiocarbono.
Em temperaturas mais baixas, a racemização prossegue num passo mais lento. Quanto mais lento dependerá da energia que leva para inverter a molécula. Ela segue uma lei química bem-conhecida, conhecida como equação de Arrênio. Se o aminoácido continuamente se esfriar, a reação se tornará cada vez mais lenta até que, em temperaturas comuns, não possamos vê-la mudar de forma alguma. Mas, ainda podemos empregar a equação para calcular quão rápido está mudando. Ocorre que levaria dezenas de milhares de anos para que um típico aminoácido se aproximasse do estado racemizado, quando as formas tanto canhotas como destras dos aminoácidos se apresentam em iguais quantidades.
A idéia da datação por este método é a seguinte: Se um osso, por exemplo, for enterrado e deixado ali intato, o ácido aspártico (um aminoácido cristalizado) no osso será lentamente racemizado. Retiramos o osso por escavação, longo tempo depois, extraímos e purificamos o restante ácido aspártico, e comparamos seu grau de polarização com o do ácido l-aspártico puro. Assim, podemos calcular há quanto tempo o osso era parte duma criatura viva.
A curva de desintegração é similar à do elemento radioativo. Cada aminoácido tem sua própria taxa característica de desintegração, assim como o urânio se desintegra mais lentamente que o potássio. No entanto, note esta importante diferença: As taxas radioativas não sofrem influência da temperatura, ao passo que a racemização, sendo uma reação química, depende acentuadamente da temperatura.
Algumas das mais altamente difundidas aplicações do método de racemização têm sido relativas aos restos esqueléticos humanos encontrados ao longo da costa da Califórnia, EUA. Um deles, chamado o homem Del Mar, foi datado por este método como tendo 48.000 anos. Outro, o esqueleto de mulher, encontrado numa escavação feita perto de Sunnyvale, parecia ser ainda mais antigo, tendo uns surpreendentes 70.000 anos! Estas idades criaram uma comoção e tanto, não apenas na imprensa pública, mas, em especial, entre os paleontólogos, porque ninguém acreditava que o homem estivesse na América do Norte há tanto tempo. Especulou-se que o homem poderia ter cruzado o estreito de Bering, vindo da Ásia, até uns cem mil anos atrás. Mas quão seguras eram as datas produzidas por este método inusitado?
Para responder a isto, foram feitos testes por um método radioativo, que envolvia produtos intermediários de desintegração entre o urânio e o chumbo, e que possuem meias-vidas adequadas a esta faixa. Este método forneceu idades de 11.000 anos para o esqueleto Del Mar e apenas 8.000 ou 9.000 anos para o do Sunnyvale. Algo estava errado.
A grande incerteza das idades da racemização é a desconhecida história térmica do espécime. Conforme mencionado acima, a taxa de racemização é extremamente sensível à temperatura. Se a temperatura subir uns 14.°C, a reação se processa dez vezes mais rápido. Como poderia alguém saber a que temperaturas os ossos poderiam estar expostos a tantos anos no passado? Quantos verões podem ter-se passado sob o ardente sol da Califórnia? Ou poderiam até mesmo ter estado numa fogueira de acampamento ou num incêndio florestal? Além da temperatura, encontraram-se outros fatores que influem grandemente na taxa, tais como o pH (grau de acidez). Um informe declara: “Os aminoácidos nos sedimentos mostram uma taxa inicial de racemização quase que uma ordem de magnitude (dez vezes) mais rápida do que a taxa observada para os aminoácidos livres num pH e numa temperatura comparáveis.”
Mesmo isso não é o fim da história. Um dos ossos do Sunnyvale foi testado quanto ao radiocarbono, tanto pela contagem das partículas beta dos átomos em desintegração como pelo mais novo método de contagem dos átomos. Estes forneceram valores que concordavam a grosso modo. A média foi de apenas 4.400 anos!
Em que podemos crer? Obviamente, algumas das respostas estão terrivelmente erradas. Devemos confiar mais na data do radiocarbono, visto que sua utilização tem uma experiência mais longa? Mas, mesmo com ele, diferentes amostras do mesmo osso variaram de 3.600 a 4.800 anos. Talvez devamos simplesmente admitir, nas palavras do cientista anteriormente citado: “Talvez todas elas estejam erradas.”
[Destaque na página 23]
Sabe-se agora que o relógio radiocarbônico está propenso a muitos tipos de erro.
[Diagrama na página 24]
(Para o texto formatado, veja a publicação)
A quantidade de carbono 14 (ou de ácido aspártico racemizado) varia segundo as condições externas.
Variação dos Raios Cósmicos
Carbono 14
Mudanças de Temperatura
Ácido Aspártico
[Diagrama na página 26]
(Para o texto formatado, veja a publicação)
Ácido L-Aspártico
COOH C NH2 H CH2COOH
Ácido D-Aspártico
HOOC C H2N H HOOCH2C
[Quadro na página 22]
Apenas este ano, a revista Science News, sob o título “Novas Datas para Ferramentas ‘Primitivas’”, noticiou:
“Quatro artefatos ósseos que se pensava proverem evidência da ocupação humana da América do Norte há aproximadamente 30.000 anos, têm, no máximo, apenas cerca de 3.000 anos, relataram o arqueólogo D. Earl Nelson, da Universidade Simon Fraser, na Colúmbia Britânica, e seus colegas na SCIENCE, de 9 de maio. . . .
“A diferença nas estimativas de idade entre os dois tipos de amostras de carbono do mesmo osso é, para dizer o mínimo, significativa. Por exemplo, um ‘descarnador’ utilizado para remover a carne das peles animais recebeu primeiro uma idade radiocarbônica de 27.000 anos. Essa idade foi agora revisada para cerca de 1.350 anos.” — 10 de maio de 1986.