Técnicas de datación en arqueología.

Publicado en Cosas curiosas el 25 de Abril, 2007, 12:24 por themackintoshman

En arqueología se denomina métodos de datación o técnicas de cronología absoluta a aquellos métodos que permiten evaluar la antigüedad de objetos o restos arqueológicos en términos independientes de otros objetos de estudio.

Para tal fin se utilizan técnicas diversas basadas en propiedades físicas, siendo las más comunes la datación por carbono-14, la termoluminiscencia y el paleomagnetismo.

Datación por Carbono-14

Esta técnica se fundamenta en la relación constante que existe en los organismos vivos entre los isótopos del carbono C-12 y C-14, la cual es la misma que la que existe en la naturaleza, debido a que los seres vivos se encuentran en continuo proceso de formación, y por tanto las nuevas moléculas que fijan el carbono atmosférico en un organismo tienen la misma relación isotópica que el carbono libre en la atmósfera. Cuando un organismo muere esta relación cambia, pues el isótopo C-14 es inestable y se descompone radiactivamente con el tiempo. De esta forma, como conocemos experimentalmente la velocidad a la que se produce este proceso de descomposición radiactiva, podemos calcular cuánto tiempo hace desde que se produjo la muerte del organismo que estamos datando a partir de la diferencia que existe entre la relación C-12/C-14 medida en la muestra y la relación ambiental.

Esta técnica, por lo tanto, será de aplicación allí donde encontremos restos de materia orgánica que o bien sean un resto arqueológico en sí mismos, como por ejemplo los restos humanos en un enterramiento, o bien contextualmente puedan asociarse como contemporáneos a un resto arqueológico. Siempre hay que tener en cuenta que lo que se data mediante esta técnica es la fecha en la que se produjo la muerte del organismo, no la fecha en la que se produjo el hecho histórico; es decir, se data cuándo se cortó la madera con la que se construyó una tumba, no cuándo se realizó el enterramiento. El límite máximo de datación por este método es de unos 50.000 años.

El carbono-14 (14C) es un radioisótopo del carbono descubierto el 27 de febrero de 1940 por Martin Kamen y Sam Ruben. Su núcleo contiene 6 protones y 8 neutrones. Willard Libby determinó un valor para la vida media o semivida de éste isótopo: 5568 años. Determinaciones posteriores en Cambridge produjeron un valor de 5730 años. Debido a su presencia en todos los materiales orgánicos, el carbono-14 se emplea en la datación de especímenes orgánicos.

El método de datación por radiocarbono es la técnica más fiable para conocer la edad de muestras orgánicas de menos de 60.000 años. Está basado en la ley de decaimiento exponencial de los isótopos radiactivos. El isótopo carbono-14 (14C) es producido de forma continua en la atmósfera como consecuencia del bombardeo de átomos de nitrógeno por neutrones cósmicos. Este isótopo creado es inestable, por lo que, espontáneamente, se transmuta en nitrógeno-14 (14N). Estos procesos de generación-degradación de 14C se encuentran prácticamente equilibrados, de manera que el isótopo se encuentra homogéneamente mezclado con los átomos no radiactivos en el dióxido de carbono de la atmósfera. El proceso de fotosíntesis incorpora el átomo radiactivo en las plantas de manera que la proporción 14C/12C en éstas es similar a la atmosférica. Los animales incorporan, por ingestión, el carbono de las plantas. Ahora bien, tras la muerte de un organismo vivo no se incorporan nuevos átomos de 14C a los tejidos y la concentración del isótopo va decreciendo conforme va transformándose en 14N por decaimiento radiactivo.

La masa en isótopo 14C de cualquier espécimen disminuye a un ritmo exponencial, que es conocido: a los 5730 años de la muerte de un ser vivo la cantidad de 14C en sus restos se ha reducido a la mitad. Así pues, al medir la cantidad de radiactividad en una muestra de origen orgánico se calcula la cantidad de 14C que aún queda en el material.Así puede ser datado el momento de la muerte del organismo correspondiente. Es lo que se conoce por edad radiocarbónica o de 14C, y se expresa en años BP (Before Present). Esta escala equivale a los años transcurridos desde la muerte del ejemplar hasta el año 1950 de nuestro calendario. Se elige esta fecha por convenio y porque en la segunda mitad del siglo XX, los ensayos nucleares provocaron severas anomalías en las curvas de concentración relativa de los isótopos radiactivos en la atmósfera .

Al comparar las concentraciones teóricas de 14C con las de muestras de maderas de edades conocidas mediante dendrocronología se descubrió que existían diferencias con los resultados esperados. Esas diferencias se deben a que la concentración de carbono radiactivo en la atmósfera también ha variado respecto al tiempo. Hoy se conoce con precisión la evolución de la concentración de 14C en los últimos 25.000 años, por lo que puede corregirse esa estimación de edad comparándolo con curvas obtenidas mediante interpolación de datos conocidos. La edad así hallada se denomina edad calibrada y se expresa en años Cal BP.

Datación por termoluminiscencia

Se conoce como termoluminiscencia la capacidad que tienen algunos minerales como el cuarzo y los feldespatos para emitir luz cuando son calentados. El origen de esta emisión es la imperfección de su estructura cristalina, que provoca que algunos electrones libres se sitúen en niveles energéticos superiores a su nivel fundamental. Cuando se produce un aporte de calor, parte de la energía se transmite a estos electrones, los cuales, si se supera un límite de energía pueden escaparse de la “trampa” estructural en la que se encontraban y descender a su nivel de energía más bajo o fundamental, emitiendo en ese momento la energía sobrante en modo de luz (la termoluminiscencia).

El cómo llegaron a situarse los electrones en dichos estados energéticos anómalos o “trampas” es mediante la absorción de la energía procedente de la radiación ambiental. Cuando la radiactividad natural presente en el ambiente – la procedente de los isótopos radiactivos naturales, como por ejemplo los del potasio (el isótopo radiactivo K-40) - incide sobre una estructura cristalina, puede provocar que un electrón libre absorba la energía incidente aumentando su nivel energético, y antes de retornar a su nivel fundamental quede atrapado en las trampas cristalinas. Cuanto mayor sea la radiación que se reciba, mayor será el número de electrones “atrapados” y mayor será la luz que se emita cuando dicho material se caliente.

Vemos, por tanto, que la cantidad de luz que se emite en el momento del calentamiento dependerá del tiempo que dicho material haya estado recibiendo radiación ambiental. Para que esta propiedad física tenga utilidad en datación arqueológica, se necesita, sin embargo, una ”puesta a cero” de los electrones, un calentamiento previo al momento en el que el resto arqueológico quedó enterrado, pues de lo contrario estaríamos midiendo la edad del mineral, pero no la edad del resto arqueológico.

Es por ello que este método se aplica principalmente a las cerámicas. Durante su fabricación, el calentamiento que sufrieron en el horno liberó a todos los electrones de sus trampas cristalinas. Durante el enterramiento arqueológico, la radiación ambiental provocó la acumulación de los electrones en las trampas, de forma que el número de ellos – y por lo tanto la intensidad de emisión durante un calentamiento – es función del tiempo de enterramiento. Si en el laboratorio se controla la variación de la emisión de luz en función de la dosis recibida procedente de una fuente de emisión calibrada, y se obtiene la radiación ambiental en la zona de enterramiento a partir del análisis químico del terreno o mediante dosímetros calibrados, podemos obtener la edad de la cerámica. Al igual que en el caso del C14, hemos de tener en cuenta que lo que se data en este caso es el momento en que se fabricó la cerámica, no el momento en el que se produjo el enterramiento, aunque en general dicha diferencia temporal no es muy alta.

Además de a las cerámicas, esta técnica también se ha aplicado con éxito a vidrios, ladrillos y escorias de fundición, siendo también una técnica habitual en la autentificación de piezas cerámicas pertenecientes a colecciones de museos. El límite práctico de utilización es de unos 200.000 años.

Datación por paleomagnetismo

A lo largo de la historia del planeta el polo norte magnético no ha estado situado siempre en la misma posición, pues su ubicación ha sufrido una variación considerable y aparentemente aleatoria, habiéndose producido además inversiones de la polaridad, las cuales han provocado que durante algunas épocas el polo norte magnético se situara en el sur geográfico y viceversa. La utilidad que esta propiedad del campo magnético terrestre tiene para la datación de los restos arqueológicos es la siguiente: algunos minerales de arcilla se comportan como “pequeñas brújulas”, pues su conformación magnética polar hace que se orienten hacia el polo norte magnético cuando se encuentran en suspensión libre en un medio acuoso. Si se produce su decantación y deposición en un sustrato fijo, su orientación fija en ese momento la situación que en el momento de la deposición tenía el polo norte magnético. Como existe un registro gráfico de las coordenadas geográficas en las que se ha situado el polo norte magnético a lo largo del tiempo, obtenido a partir de series sedimentarias arcillosas, podríamos en principio conocer el momento en que se produjo la deposición de la muestra a datar.

Este tipo de datación absoluta se aplica principalmente a los fondos arcillosos de decantación en talleres de fabricación de cerámicas, y en general a todo resto que tengamos constancia que se ha depositado libremente sobre un sustrato firme a partir de agua con alto contenido en arcillas. Para que este tipo de datación sea factible, se necesita que la muestra sea obtenida orientada, es decir, debemos conocer exactamente la orientación geográfica del resto arcilloso antes de llevarlo al laboratorio para su análisis. Además, como el polo norte magnético se ha situado varias veces en las mismas coordenadas geográficas, este tipo de datación más que una fecha única suele dar dos o tres edades posibles para el resto a datar, de las cuales la correcta se obtendrá a partir del contexto del yacimiento