La datación con C14, ¿cómo funciona?

La edad del universo es crucial para los creacionistas de la tierra joven, ya que una lectura literalista del Génesis da 6 o 10 mil años. Dentro de todos los métodos de datación que enseñan que el universo es mucho mayor (testigos de hielo, anillos de los árboles, objetos celestes distantes...), uno de los más famosos es quizás la datación por carbono-14 (C14 a continuación).

¿Cómo funciona?

Ciertos átomos son “inestables”. Si tengo 1.000 frente a mí y espero un “rato”, solo quedarán 500. Espero otro “rato” y quedarán 250, etc. El C14, en el núcleo del cual hay 6 protones y 8 neutrones, es uno de ellos. Para este, un “rato” son 5.730 años. Este período se denomina “vida media" del C14. El C14 es una de las 3 variedades de carbono que se pueden encontrar en la naturaleza, junto con el carbono-13 (6 protones, 7 neutrones), y el carbono-12 (6 protones, 6 neutrones). ¿Cómo se usa para la datación?

En la actualidad, en la atmósfera, uno de cada billón de átomos de carbono (1 seguido de 12 ceros) es un C14. Las plantas fijan carbono a través de la fotosíntesis. Los herbívoros comen plantas. Los carnívoros comen herbívoros. Los omnívoros comen herbívoros y plantas. Moraleja: la proporción de C14 en estos seres es la misma que la proporción atmosférica.

Mientras un árbol, un perro o un ser humano siguen vivos, la tasa de C14 en su cuerpo es la misma que en la atmósfera. Cuando mueren, su stock de carbono queda “congelado”. Puesto que ya no se renueva, el número de sus átomos de C14 empieza a dividirse por 2 cada 5.730 años. Supongamos que la cantidad de C14 el día de la muerte de un animal era “X”. Si hoy la cantidad de C14 en un hueso del mismo es “X/2”, puedo deducir que su dueño lleva 5.730 años muerto.

El método funciona con un hueso, un palo o pergamino. Cualquier cosa orgánica. Willard Libby, el inventor del proceso, inauguró el método calculando la edad de objetos de antigüedad ya conocida por procedimientos puramente históricos. Pudo, por ejemplo, volver a determinar la antigüedad de un par de artefactos antiguos de más de 5.000 años¹.

A estas alturas, surgen varias preguntas:

1. ¿Cómo sabemos que la vida media no cambia? Pregunta muy relevante que la astronomía contesta mediante la observación: puesto que observar lejos es observar el pasado, se ha podido observar que las leyes de la física nuclear, de las cuales dependen las vidas medias, no cambiaron desde hace varios millones de años².

2. Si el número de átomos de C14 queda divido por 2 cada 5.730 años, ¿cómo es que aún queda C14 en la atmósfera? Simplemente porque la atmósfera es constantemente bombardeada por partículas procedentes del espacio. Los denominados “rayos cósmicos”. Y son estos rayos cósmicos los que producen C14 a partir nitrógeno en las capas superiores de la atmósfera.

3. Antes de que se extraiga, el petróleo está bajo suelo. Allí, no llegan los rayos cósmicos. Entonces, ¿cómo es que se encuentra C14 en el petróleo?³ Porque aparte del impacto por rayos cósmicos, existen más reacciones nucleares que pueden generar C14. Y algunas pueden perfectamente producirse bajo tierra. Eso sí, la proporción de C14 en el petróleo es muchísimo menor que en la atmósfera.

4. Si la tasa de C14 atmosférico es fruto de un compromiso entre su producción por los rayos cósmicos, y su decaimiento radiactivo, ¿cómo sabemos que dicha tasa es constante en el tiempo?

Me gustaría dedicar el final del artículo a esta última pregunta.

¿Cómo sabemos que la tasa de C14 atmosférica es constante en el tiempo?

Como ya vimos, la datación con C14 de un manuscrito, por ejemplo, requiere una hipótesis sobre la tasa atmosférica de C14 el día que el material del manuscrito se desconectó de la atmosfera (es decir, cuando se cortó la planta del papiro o cuanto se sacrificó al cordero con cuya piel se hizo un pergamino). Cuando en 1949 Willard Libby usó el C14 para estimar la edad de muestras de antigüedades históricamente conocidas, supuso que la concentración de C14 no había cambiado en el pasado. Aunque la hipótesis resultó bastante valida, ya que el resultado confirmó las fechas históricas, era muy consciente de que se trataba de una hipótesis.

¿Cómo era en el pasado la concentración de C14 en la atmósfera? En realidad, no ha sido del todo constante, entre otras razones porque el flujo de rayos cósmicos que produce el C14 no lo es. Por ejemplo, el ciclo solar de 11 años resulta en una modulación de los rayos cósmicos que a su vez, genera una variación de la concentración de C14 atmosférica de aproximadamente el 1%⁴.

Se han buscado formas de calibrar la datación por el C14. Se trata de nada menos que encontrar maneras de medir los niveles de C14 atmosféricos en el pasado. Los anillos de crecimiento de los árboles son unos aliados perfectos. Se pueden contar, y así saber que tal anillo tiene tal edad. Basta luego con medir la concentración en C14 del anillo en cuestión, y de ahí deducir la concentración de C14 en la atmósfera en ese momento. Los corales y sedimentos marinos también pueden contribuir. Obviamente, todos estos métodos convergen hacia la misma solución.

Hoy por hoy, la curva de calibración, que permite determinar la edad real de un artefacto, suponiendo una concentración constante de C14, se extiende hasta unos 50.000 años. ¿Por qué solo 50.000? Porque en un objeto de 57.300 años, el número de átomos de C14 ha sido dividido por 2 a la 10 (2x2x2….x2, diez veces), es decir, un 2¹⁰ = 1024. Resultado: queda muy poco, y los análisis no son fiables. Además, cuando la cantidad de C14 se vuelve muy pequeña, las demás fuentes de C14 empiezan a influir sobre la cantidad observada (véase pregunta 3, arriba). Y si de 100 átomos de C14 que tengo, 50 no vienen de la atmosfera, ya no puedo calcular nada.

Una vez calibrada, ¿la datación por C14 da edades mayores o menores, que sin calibración? Mayores. Si el hueso que acabo de encontrar tiene 10.000 años suponiendo una concentración constante de C14, la datación real, que cuenta con la variación de la tasa de C14 atmosférica, es de aproximadamente 12.000 años. Los niveles de C14 atmosféricos han variado durante los últimos 50.000 años. Se han incrementado, pero moderadamente, ya que el error al pasar esta alza por alto es del 20% como máximo.

El C14 y la teoría de la apariencia de edad

Por último, un razonamiento que conviene seguir con esta gráfica:

Imaginemos dos objetos con datación C14 de 30.000 y 15.000 años respectivamente. Para simplificar, olvidémonos del ligero aumento de C14 atmosférico en el pasado. Cabe también recordar que sabemos con certeza histórica que la tasa en cuestión apenas ha cambiado en los últimos 5.000 años, y que la historia respalda el C14 al menos hasta estas fechas.

Ambos objetos se desconectaron de la atmósfera hace 30.000 y 15.000 años, y su stock de C14 empezó a decaer según las curvas azules. Los puntos rojos indican los niveles de C14 atmosférico requeridos hace 6.000 años para que la datación C14 diera una edad aparente de 30.000 y 15.000 años. ¿Acaso sería posible que la desconexión se haya producido en realidad hace 6.000 años? ¿Que estos objetos tengan en realidad 6.000 años? No, y por varias razones:

1. La tasa de C14 atmosférica indicada por el punto rojo que corresponde a una datación aparente de 30.000 años, es 18 veces menor que la tasa actual, y que la tasa hace 5.000 años. Una multiplicación por 18 del C14 atmosférico en tan solo 1.000 años, con el incremento del flujo de rayos cósmicos, habría dejado un montón de señales.

2. La tasa de C14 necesaria hace 6.000 años para producir las edades aparentes requeridas, no es constante. Es 3 veces menor que la tasa actual para el objeto de 15.000 años, y 18 veces para el de 30.000 años. Un millar de objetos diferentes, con un millar de edades diferentes, obligan a introducir 1.000 tasas diferentes para explicar las 1.000 edades diferentes ¿Cómo podría tener la misma atmósfera 1.000 concentraciones diferentes en C14 al mismo tiempo? ¿Y un millón?

Conclusión

No, los tiempos de vida media no cambian con el tiempo. Es una observación.

Sí, el contenido en C14 de la atmósfera durante las últimas decenas de miles de años, es conocido (y no ha variado tanto).

Sí, la datación con C14 es fiable.

Para más información, véase el artículo de los geólogos Gregg Davidson y Ken Wolgemuth, Los Geólogos cristianos ante el diluvio de Noé: Limitaciones bíblicas y científicas en la Geología del diluvio. Fundación BioLogos, 2010⁵

1^ https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1960/libby-lecture.html

2^ http://reports.ncse.com/index.php/rncse/article/view/388/747, o “The World is not 6,000 Years Old – So What”, Cascade Books, Eugene (EE.UU.), 2014, capítulos 4 y 5.

3^ https://arxiv.org/abs/hep-ex/0308025v2

4^ Radiocarbon – A Unique Tracer Of Global Carbon Cycle Dynamics, Ingeborg Levin, Vago Hesshaimer, RADIOCARBON, Vol 42, Nr 1, 2000, p 69–80.

5^ http://www.fliedner.es/media/modules/editor/cienciayfe/docs/biologos/Documento_BioLogos_de_Davidson_Wolgemuth.pdf