Año
1999. Durante una excavación arqueológica, salen a la luz los restos de una
extraña criatura encerrada en un ataúd. El ser muestra un aspecto humanoide con
un rasgo particularmente peculiar a la vez que intrigante: está dotado de unos
prominentes colmillos. Tras ser sometidos al conocido análisis por carbono-14,
se determina que la edad, tanto del ataúd como del cuerpo, asciende nada menos
que a 65 millones de años.
Más
o menos, en el mismo instante, el científico e inventor Joe Bodenland presenta
en sociedad su última creación: el eliminador inercial, un revolucionario
artefacto capaz de detener la entropía (¿!#$%&¡??) y, como consecuencia,
actuar como máquina del tiempo. Con su ayuda, Bodenland viajará hasta finales
del siglo XIX y conocerá al mismísimo Bram Stoker, que se encuentra en esos
momentos escribiendo su inmortal novela "Drácula". Ambos se embarcarán en una peligrosa aventura en la
que lucharán contra los Voladores, una raza de vampiros sedientos de sangre,
liderada por el siniestro conde y que evolucionó en paralelo a la especie
humana. Su periplo les llevará a recorrer la época victoriana, el siglo XX e
incluso el período Cretácico.
Hasta
aquí llego y me detengo, pues se trata de no desvelar completamente la trama de
esta singular novela, cuyo argumento os he esbozado brevemente en los dos
párrafos anteriores. Se trata de "Drácula
desencadenado" (Dracula Unbound, 1990),
cuyo autor es uno de los grandes del género de ciencia ficción: Brian W. Aldiss.
Sin
embargo, y ya que esto es un blog de ciencia, me gustaría centrarme en una
cuestión que me llama singularmente la atención. No, no se trata del problema
del vampirismo, que ya traté en el capítulo titulado "El que te la chupa ajos no come" de mi libro "Einstein
versus Predator" (Robinbook, 2011). Tampoco me quiero referir al
asunto de la entropía, magistralmente diseccionada en el capítulo "La pistola es buena, el pene es malo"
del mismo libro. Me refiero a otra cuestión mucho más mundana, que no es otra
que el análisis de muestras arqueológicas mediante el empleo de una sustancia
radiactiva como el carbono-14. Esta técnica fue desarrollada en la década de
1940 por Willard Libby y ha tenido un indudable impacto, tanto en la
arqueología como en otros campos afines a la misma.
El
carbono-14 es uno de los 13 isótopos conocidos del carbono natural y el tercero
más estable. El número 14 indica la cantidad total de protones más neutrones
que posee el núcleo del átomo en cuestión, en este caso el carbono. Como éste
posee siempre 6 protones (a esta cifra se le llama número atómico y es fija
para cada elemento de la Tabla Periódica), sabemos que tendrá también otros 8
neutrones, a diferencia del carbono ordinario, que tan sólo tiene 6, con lo que
suele denominarse en ocasiones carbono-12.
El
carbono-14 se genera en la atmósfera de nuestro planeta cuando los rayos
cósmicos producen neutrones que impactan contra los átomos de nitrógeno del
aire. A medida que más y más radiocarbono (carbono radiactivo) va apareciendo, éste
se va mezclando entonces con el carbono-12 ordinario que se encontraba previamente
en el medioambiente. Y, así, de esta manera, es ingerido por todos los
organismos vivos que habitan la Tierra. Una vez que dichos organismos mueren,
el suministro de carbono se interrumpe. A partir de este momento, el
radiocarbono comienza a desintegrarse y la proporción, hasta entonces
constante, entre carbono-14 y carbono-12 disminuye de forma exponencial.
Dependiendo del valor de dicha proporción se puede deducir la edad de la
muestra y, por tanto, la fecha de la muerte.
En
apariencia, el proceso anterior resulta bastante sencillo. Sin embargo, a la
hora de llevarlo a la práctica no es así debido, entre otras cosas, a que
únicamente se encuentran 4 átomos de carbono-14 por cada 3 billones de átomos
de carbono atmosférico. Un segundo inconveniente tiene que ver con la
radiactividad de fondo que tiene su origen en fuentes normalmente presentes en
el ambiente y que suelen enmascarar la propia desintegración radiactiva del
radiocarbono. Para solucionar el problema es necesario recurrir a una cuidadosa
separación química del carbono utilizando unos dispositivos de apantallamiento
muy sofisticados. Finalmente, no hay que olvidar una tercera dificultad debida
a la incertidumbre con que se conocen los niveles de radiocarbono en épocas
pasadas.
En
efecto, los estudios llevados a cabo en los anillos de los troncos de los
árboles han permitido verificar las variaciones en los niveles de carbono-14 a
lo largo de la historia. Dichos estudios parten de la premisa de que tan sólo
la porción exterior del árbol es un material propiamente vivo, por lo que el
anillo formado en cada año recoge el nivel de radiocarbono en dicho año. Así,
utilizando datos recopilados a partir de árboles caídos hace mucho tiempo se
han logrado construir cronologías que se remontan hasta 8000 años atrás.
La
fracción de carbono-14 en la atmósfera
llegó a caer en un 3 % aproximadamente en el siglo pasado debido al dióxido de
carbono adicional producido por la combustión a gran escala de combustibles
fósiles que ya no contienen radiocarbono (¿por qué?). Por otro lado, las pruebas atómicas
llevadas a cabo desde medidos de los años 1950 invirtieron la tendencia y hacia
1963 los niveles de carbono-14 se duplicaron. De esta manera, el güisqui
producido después de 1954 puede ser fechado rigurosamente analizando cuantitativamente
el radiocarbono presente en el licor.
Pero
volvamos al asunto que nos ocupa, que no es otro que la determinación de la
edad de los misteriosos restos en la tumba hallada por los arqueólogos del año
1999 en la novela de Brian Aldiss aludida en los primeros párrafos. Bien,
veamos, el comportamiento químico de todos los isótopos de un mismo átomo (el
carbono, en nuestro caso) es idéntico, ya que solamente depende del número de
electrones y éste siempre es el mismo, ya sea carbono-12 ordinario o carbono-14
radiactivo. En consecuencia, tanto el primero como el segundo se combinan por
igual con el oxígeno para dar lugar a moléculas de dióxido de carbono. Y como
los organismos vivos intercambian continuamente este dióxido de carbono con la
atmósfera, la relación entre ambos isótopos del carbono en estos organismos
debe ser la misma que existe en la atmósfera, en estado de equilibrio (se
desintegran tantos núcleos como los que se generan). Pero cuando el ser vivo
muere, el carbono-14 comienza a desintegrarse y la relación anterior empieza a
modificarse.
Cuando
se mide con los dispositivos adecuados, el resultado es de 15 desintegraciones
por minuto y por cada gramo de carbono que contenga la muestra del organismo
bajo análisis. Me detendré aquí por un momento.
La
desintegración radiactiva está regida por las leyes no deterministas de la
física cuántica. No se puede saber cuándo se va a desintegrar un núcleo
radiactivo, tan sólo se puede conocer la probabilidad de que tal evento suceda.
Así, si tenemos una muestra constituida por N núcleos radiactivos, podremos
calcular la probabilidad de que al cabo de un cierto lapso de tiempo se hayan
desintegrado un número dado de ellos. El tiempo transcurrido hasta que
solamente sobreviven la mitad recibe el nombre de semivida, semiperíodo o vida
media del nucleido en cuestión, y es característica del mismo. Al cabo de dos
semividas quedará la cuarta parte; de tres semividas la octava parte; de cuatro
semividas la dieciseisava parte y así, sucesivamente. Si hubiesen transcurrido algo
menos de 10 semividas, en la muestra original apenas se mantendrían el 0,1 % de
los núcleos originalmente presentes.
La
actividad de una muestra radiactiva es
el número de desintegraciones por unidad de tiempo. Es una cantidad que decrece
exponencialmente debido a que disminuye el número de núcleos presentes. Cuanto
mayor sea la semivida del elemento tanto menor será la actividad y más grande
tendrá que ser la cantidad de un isótopo radiactivo para que su actividad tenga
un valor dado. Por ejemplo, la semivida del uranio-238 es de unos 4500 millones
de años, y se necesitan 3 toneladas de éste para que la muestra presente la
misma actividad que un solo gramo de radio-226.
En
cuanto al carbono-14 su semivida también es bien conocida y asciende a unos
5730 años. Esto significa que si estamos analizando en un laboratorio una
muestra de madera, semillas, huesos o cualquier otro resto orgánico y medimos
una actividad por unidad de masa de 15 desintegraciones por minuto y gramo de
carbono eso significará que el organismo acaba de morir. En cambio, si
midiésemos una actividad de 7,5 desintegraciones por minuto y gramo, habrá
transcurrido un tiempo igual a una semivida, esto es, 5730 años,
aproximadamente. Una muestra que contenga 200 gramos de carbono y presente una
actividad de 400 desintegraciones por minuto tendrá una edad de 16700 años.
Pues
bien, si habéis entendido y asimilado todo cuanto os acabo de contar en los
párrafos anteriores, supongo que no tendréis dificultad alguna en responder a
las siguientes preguntas: ¿cómo es posible que los arqueólogos de la novela de
Aldiss hayan empleado la técnica del carbono-14 para determinar una edad de los
huesos y el ataúd vampírico de nada menos que 65 millones de años? ¿Cuántas
semividas del carbono han transcurrido desde entonces? ¿Qué fracción del número
de átomos de carbono original permanecería en la muestra al cabo de semejante
lapso de tiempo? ¿Cómo hacen los paleontólogos para datar muestras geológicas
de millones de años de antigüedad?
Supongo que por el estrato en el que se encuentra el hallazgo. Lo que no entiendo es por qué va a buscar a Bram Stoker XD
ResponderEliminarVoy a intentar responder:
ResponderEliminar1. ¿Cómo es posible que los arqueólogos de la novela de Aldiss hayan empleado la técnica del carbono-14 para determinar una edad de los huesos y el ataúd vampírico de nada menos que 65 millones de años?
Creo que no se puede, el motivo es la respuesta a la pregunta 3
2. ¿Cuántas semividas del carbono han transcurrido desde entonces?
65.000.000 : 5.730 = 11.343,8 Han transcurrido 11.343,8 semividas
3. ¿Qué fracción del número de átomos de carbono original permanecería en la muestra al cabo de semejante lapso de tiempo?
1 : 2^(11.344) = 1 : 10^(3.415)
Es decir: 0,00000000000... (3.415 ceros)...cifra significativa. Un número inimaginablemente pequeño, es decir que al cabo de 65 millones de años no queda ni un solo núcleo del C14 original sin desintegrar.
4¿Cómo hacen los paleontólogos para datar muestras geológicas de millones de años de antigüedad?
Además de otros sistemas de datación que no tengan nada que ver con la radiactividad, supongo que utilizando radioisótopos de semivida de millones de años, aunque no se decir cuales en concreto, algunos candidatos podrían ser:
U235 = 704 millones de años
K40 = 1.280 millones de años
U238 = 4.468 millones de años
.....
¿Qué tal lo he hecho Agatha?
¡MARAVILLOSO! Con lectores así da gusto...
EliminarImpresionante la cantidad de tonterías que leí comenzando con que la humanidad tiene como evolución mas o menos un millón de años como es posible que este vampiro tenga 65 millones y ya haya sarcófagos, hace 65 millones de años apenas se estaban extinguiendo los dinosaurios, pero bueno después dice de una maquina que puede detener la entropia y la usa como maquina de tiempo, cuando la entropia se entiende como la perdida de energia o calor que tiene todo cuerpo y esa energia es desperdiciada logrando un equilibrio termico, simple termodinámica, que demonios tiene que ver con viajes al pasado, y bueno suponiendo que lograra viajar al pasado porque no visitar a tal vampiro, en lugar de eso se va a visitar a el autor de una novela de vampiros, mmm bueno ya no leí mas, este sitio es para quien quiere perder el tiempo y un consejo al autor, echale mas ganitas ya la gente no esta tan mensa
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