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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

Misterio radiactivo en la Edad Media

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En el año 775 se produjo un fuerte incremento en carbono 14 radiactivo. ¿Cuál fue su origen?

Uno de los fascinantes hechos descubiertos por la ciencia es que la “personalidad” de un elemento químico reside en el número de protones de su núcleo atómico. Así, el carbono posee 6 protones; el nitrógeno, 7; o el oxígeno, 8. Es el número de protones del núcleo el que determina el número de electrones que lo rodean, y así determina también las propiedades químicas de los elementos, que dependen de dicho número.

Si el número de protones del núcleo atómico es fundamental para determinar a un elemento químico, el número de neutrones tiene muy poca importancia en este aspecto. De este modo, un mismo elemento puede contener diferente número de neutrones y seguir siendo el mismo. Se dice que un elemento con diferente número de neutrones posee isótopos.

Un elemento de particular importancia para la vida es el carbono, el cual posee cuatro isótopos con 5, 6, 7 u 8 neutrones en su núcleo, que sumados a sus seis protones dan lugar a los isótopos llamados C11, C12, C13 y C14. Solo los isótopos C12 y C13 son estables en el tiempo. C11 y C14 son radiactivos y se desintegran con una vida media de 20 minutos y de 5.730 años, respectivamente. Esto quiere decir que tras esos tiempos, cualquier cantidad inicial de dichos isótopos se ha reducido a la mitad por desintegración radiactiva.

DATACIÓN C14

La corta vida del isótopo C11 explica por qué no existe en la Naturaleza. El C11 solo ha podido ser producido de forma artificial en aceleradores de partículas. El C14, sin embargo, se produce en nuestra atmósfera por la acción de los rayos cósmicos (partículas de muy alta energía que alcanzan la Tierra desde el espacio exterior), los cuales actúan sobre el nitrógeno 14 y lo convierten en C14. A lo largo de los milenios, la cantidad de C14 de la atmósfera depende, por tanto, de la intensidad de los rayos cósmicos que alcanzan nuestro planeta en cada periodo de su historia. Si esta es constante, la cantidad de C14 alcanzará un equilibrio estable entre formación y desintegración, pero si esta fluctúa también lo hará el C14 que se vaya formando y desintegrando.

En principio, la cantidad de C14 en la atmósfera se encuentra en equilibrio y lo que se forma es igual a lo que se desintegra. Este equilibrio permite determinar la edad de restos fósiles por la técnica de datación del C14. Esta técnica se basa en que los seres vivos, puesto que todo su carbono proviene de la incorporación de CO2 atmosférico en la fotosíntesis de las plantas, acaban conteniendo un porcentaje de C14 idéntico al de la atmósfera. Cuando mueren, el intercambio de carbono con la misma se detiene y puesto que el C14 se desintegra, este disminuye con el tiempo. Así, la cantidad de C14 que un resto fósil contenga será inversamente proporcional a su edad. Determinando esta cantidad pueden datarse con precisión restos de hasta 60.000 años de antigüedad.

El equilibrio entre la formación y la desintegración de C14 en la atmósfera se rompió en las décadas de los 50 y 60 del pasado siglo debido a los ensayos nucleares, cuya radiación causó un incremento acusado en la formación de C14. Este incremento deberá ser tenido en cuenta por los científicos de los milenios futuros (si es que hay alguno) a la hora de datar restos de nuestra época (si es que queda alguno).

ANILLOS CHIVATOS

No obstante, es también posible que en el pasado incrementos puntuales de rayos cósmicos procedentes de eventos astronómicos extraordinarios pudieran haber causado incrementos en la generación de C14 en la atmósfera. Esto podría afectar a la datación precisa de restos antiguos en la actualidad.

Y bien, un extraordinario incremento de C14 ha sido en efecto detectado por científicos japoneses en los anillos de crecimiento de troncos de cedros bimilenarios. El incremento se sitúa en los anillos correspondientes al año 775, año en el que, entre otras cosas, Carlomagno inició su campaña de conquista de la región, hoy alemana, de Westfalia.

Los datos adquiridos por los científicos, publicados en la revista Nature, dejan pocas dudas sobre su exactitud. Lo que resulta un completo misterio es el origen de la radiación que causó el incremento en C14. Un aumento en la radiación cósmica puede ser causado, por ejemplo, por la explosión de una estrella supernova relativamente cercana. Sin embargo, las crónicas de aquellos años no reflejan un evento así, que no pudo pasar desapercibido ya que una supernova con la intensidad suficiente para causar el incremento necesario de rayos cósmicos hubiera brillado de manera muy intensa en el cielo nocturno. Una posibilidad es que la supernova se situara en el cielo del hemisferio sur, donde no podría ser observada por los escasos seres civilizados que por aquellos años poblaban el planeta. Sin embargo, los modernos instrumentos astronómicos no han detectado restos de una explosión semejante en ninguna parte de la bóveda celeste.

¿Qué fue lo que causó este incremento de C14? ¿Con qué frecuencia se producen eventos que podrían haber causado otros incrementos anteriores a este? ¿Cómo afecta todo esto a la precisión de la determinación de la edad por la técnica de C14? Son preguntas, entre otras, que por el momento carecen de respuesta. El misterio continúa. Habrá que esperar a que nuevas investigaciones lo terminen por desvelar.

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