¿Cómo se puede saber la antigüedad del carbono en la naturaleza?

Parece magia, pero detrás de datar la edad del carbono hay mucha ciencia. La investigadora Marie Skłodowska Curie del CREAF Estefanía Muñoz nos desvela la técnica: ‘la datación por radiocarbono’, un procedimiento que compara cuánto radiocarbono hay en atmósfera y cuánto hay en el bosque. Esta metodología la aprendió gracias a su paso por el Max Planck Institute for Biogeochemistry en Alemania y, actualmente, la utiliza en el proyecto DISEQ para explorar cómo influye la sequía en el ‘tiempo de tránsito de carbono’ -el tiempo que permanece el carbono una vez capturado en el ecosistema hasta que vuelve a emitirse en forma de CO2- en los bosques mediterráneos.  

La investigadora nos explica que el carbono forma parte de la estructura de todos los seres vivos. Normalmente, su forma más estable y común es el isótopo carbono-12, pero también existen otros, mucho menos estables, como el carbono-14 (14C), un isótopo radioactivo –radiocarbono- que se encuentra en menor concentración. No obstante, a mediados del siglo XX, las pruebas de armas nucleares dejaron un pico global de carbono-14 en la atmósfera que se bautizó como ‘efecto bomba’, que ha ido disminuyendo con el tiempo, hasta alcanzar actualmente un contenido similar al que tenía la atmósfera antes de las pruebas nucleares. ¿Y por qué esto permite datar la antigüedad del carbono? El descubrimiento lo hizo Premio Nobel de Química en 1960 Willard Libby: observó que el carbono-14 presente en la atmósfera lo absorben las plantas a través de la fotosíntesis y los animales cuando se las comen, una vez mueren, dejan de absorber radiocarbono y el que ya contienen comienza a desintegrarse a un ritmo que la ciencia conoce.  Así es como demostró que este isótopo es un marcador poderoso para estudiar la edad del carbono en los ecosistemas.  

¿Cómo? Se conoce con cierta precisión la concentración de radiocarbono en la atmósfera antes y durante las pruebas nucleares, y cómo ha ido disminuyendo a partir de la firma del tratado de prohibición parcial de ensayos nucleares. Esto permite tener una escala temporal para saber en qué momento este carbono se incorporó en el ecosistema a través de la fotosíntesis. En el caso de esta investigación, Estefanía utiliza esta técnica para ponerle fecha al carbono que contienen las hojas, la madera, las raíces, los suelos, la hojarasca e, incluso, el CO₂ que respira un ecosistema, para saber si está respirando el más nuevo o el más antiguo.

En concreto, hay curvas estandarizadas de radiocarbono que muestran la concentración de radiocarbono a lo largo del tiempo en diferentes regiones del mundo:  

(1) Si una muestra tiene una concentración negativa de 14C, menor que la que tiene la atmósfera actualmente, quiere decir que el carbono se integró en el ecosistema pre-pruebas nucleares y, por tanto, es anterior a 1950.

(2) Si se detecta una concentración positiva de 14C, quiere decir que la muestra tiene radiocarbono de las pruebas nucleares, y dependiendo del valor puede indicar que fue asimilado por el ecosistema en un periodo comprendido entre los años 50 y la actualidad. 

(3) Si se detecta una concentración de 14C similar al que tiene la atmósfera en el momento del muestreo, el carbono entró al ecosistema recientemente.  

¡Ojo! Como la atmósfera actualmente tienen valores de 14C que pueden corresponder a los que tenía antes de los ensayos nucleares, la asignación de si el carbono es pre bomba o muy reciente depende del contexto. Por ejemplo, si los valores muy bajos son de las hojas sabemos que es carbono muy reciente, mientras que, si los valores se encuentran en el suelo, lo más probable es que sean pre bomba.

(1) Se cogen muestras de las partes del ecosistema que al equipo de investigación le interese estudiar, en este caso: suelo, hojas, raíces, madera, hojarasca, respiración del suelo, respiración del ecosistema, entre otras.  

(2) Las muestras de sólidos se secan, se les remueven las impurezas y se muelen.  

(3) El carbono de la muestra se convierte en grafito -como el de un lápiz-. Este grafito se introduce en un espectrómetro de masas con acelerador (AMS – Accelerator Mass Spectrometry) que separa y cuenta los diferentes isótopos del carbono (12C, 13C y 14C). Los resultados del espectrómetro se calibran en base referencias internacionales para aumentar la precisión de los resultados.  

(4) La relación del 14C/13C se compara con la curva de calibración de radiocarbono atmosférico más cercana al sitio en el que se tomaron las muestras para saber cuándo se incorporó ese carbono en el ecosistema.