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Los registros geológicos y arqueológicos vienen ofreciendo información importante sobre lo que parece ser un futuro cada vez más incierto. Y, cuanto mejor comprendamos las condiciones que ya ha experimentado la Tierra, mejor podremos predecir (y potencialmente prevenir) las amenazas futuras.

Pero para hacer esto de manera efectiva, necesitamos una forma precisa de fechar lo que sucedió en el pasado. Nuestra investigación, publicada en la revista Radiocarbon, ofrece una manera de hacer precisamente eso, a través de un método actualizado para calibrar la escala de tiempo del radiocarbono.

Los registros de un antiguo árbol kauri (Agathis australis) en Nueva Zelanda se utilizaron para ayudar a construir las curvas de calibración. Este árbol tiene unos 40.000 años y fue encontrado enterrado bajo tierra. Crédito: Nelson Parker

Una herramienta increíble para examinar el pasado

La datación por radiocarbono ha revolucionado nuestra comprensión del pasado. Han pasado casi 80 años desde que el químico estadounidense Willard Libby, ganador del Premio Nobel, sugirió por primera vez que se creaban cantidades diminutas de una forma radiactiva de carbono en la atmósfera superior.

Libby argumentó correctamente que este radiocarbono recién formado (o C-14) se convierte rápidamente en dióxido de carbono, el cual es absorbido por las plantas durante la fotosíntesis y, desde las mismas, viaja posteriormente a lo largo de la cadena alimentaria.

Cuando los organismos interactúan con su entorno mientras están vivos tienen la misma proporción de C-14 que su entorno. Una vez que mueren, dejan de absorber carbono nuevo, por lo que su nivel de C-14 se reduce a la mitad cada 5.730 años debido a la desintegración radiactiva. Un organismo que murió ayer todavía tendrá un alto nivel de C-14, mientras que uno que murió hace decenas de miles de años no lo tendrá.

Al medir el nivel de C-14 en una muestra, podemos deducir cuánto tiempo hace que murió ese organismo. Actualmente, con este método, podemos datar restos de hasta 60.000 años de antigüedad.

Representación global de los conjuntos de datos incluidos en la curva de calibración IntCal20 del hemisferio norte: anillos de árboles (triángulos rojos), marinos (estrellas azules), espeleotemas (círculos amarillos), lago Suigetsu (círculo magenta). La extensión de la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT) se muestra como una banda sombreada después de la reconstrucción de los límites zonales basada en datos de viento Hogg et al. (2020). Crédito: Paula J Reimer et al. 2020.

Un esfuerzo de siete años

Si el nivel de C-14 en la atmósfera siempre hubiera sido constante, la datación por radiocarbono sería sencilla. Pero no es así.

Los cambios en el ciclo del carbono, la incidencia de laradiación cósmica, el uso de combustibles fósiles y las pruebas nucleares del siglo XX han causado grandes variaciones a lo largo del tiempo. Por lo tanto, todas las fechas de radiocarbono deben ajustarse (o calibrarse) para convertirlas en dataciones precisas.

Sin este ajuste, las fechas podrían estar por encima hasta en un 10-15%. Esta semana hemos informado  sobre un esfuerzo internacional de siete años para volver a calcular tres curvas de calibración del radiocarbono:

* IntCal20 ("20" indica este año) para objetos del hemisferio norte

* SHCal20 para muestras del hemisferio sur dominado por océanos

* Marine20 para muestras de los océanos del mundo.

Comparación de las curvas de calibración de la última actualización (rojo) con las de hace siete años (azul) [Crédito: Junta de Regentes de Arizona / Universidad de Arizona]

Hemos construido estas curvas actualizadas midiendo una plétora de materiales que registran niveles de radiocarbono pasados, pero que también se pueden fechar por otros métodos. En los archivos se incluyen anillos de árboles de troncos antiguos conservados en humedales, estalagmitas de cuevas, corales de la plataforma continental y sedimentos extraídos de lechos de lagos y océanos.

En total, las nuevas curvas se basan en casi 15.000 mediciones de radiocarbono tomadas de objetos de hasta 60.000 años de antigüedad.

Los avances en la medición del radiocarbono mediante espectrometría de masas con acelerador significa que las curvas actualizadas pueden usar muestras muy pequeñas, como anillos individuales de árboles  de tan solo un año de crecimiento.

Datación de los anillos de pinos 'bristlecone' del II milenio a. C. Crédito: P. Brewer / Uni. of Arizona

Reevaluar viejas creencias

Las nuevas curvas de calibración del radiocarbono proporcionan una precisión y un detalle previamente imposibles de lograr. Como resultado, mejoran enormemente nuestra comprensión de cómo ha evolucionado la Tierra y cómo estos cambios afectaron a sus habitantes.

Un ejemplo es la tasa de cambio ambiental al final de la Edad del Hielo más reciente. Cuando el mundo comenzó a calentarse hace unos 18.000 años, las vastas capas de hielo que cubrían la Antártida, América del Norte (incluida Groenlandia) y Europa se derritieron, devolviendo enormes volúmenes de agua dulce a los océanos.

Pero el nivel del mar no subió a un ritmo constante como la temperatura global. A veces fue gradual y otras extremadamente rápido.

Las estalagmitas del interior de la cueva de Hulu, en China, fueron clave para estimar la cantidad de radiocarbono presente en objetos entre 14.000 y 55.000 años. Crédito: Hai Cheng.

Una ubicación privilegiada para detectar los niveles del mar en el pasado es la plataforma de la Sonda, una gran plataforma de tierra que una vez fue parte del sudeste asiático continental.

Un estudio publicado en el año 2000 mostró que los restos de plantas de manglares encontrados en el lecho marino registraron un aumento catastrófico del nivel del mar de 16 metros durante varios cientos de años (alrededor de medio metro cada década). Este evento, conocido como Meltwater Pulse-1A, inundó la plataforma de la Sonda.

Nuestro último trabajo ha modificado esta historia considerablemente. Las nuevas curvas de calibración revelan que esta fase extrema de aumento del nivel del mar en realidad comenzó hace 14.640 años y duró solo 160 años. Esto equivale a un asombroso aumento de un metro cada década, lo que es una lección aleccionadora para el futuro, considerando los actuales cambios que se proyectan -mucho más bajos- para fines de este siglo.

Niños jugando en aguas de inundación en Tuvalu (Polinesia), una isla que es extremadamente vulnerable al cambio climático. Fotografía: Mario Tama / Getty Images.

Medio milenio más antiguo en el arte prehistórico

Retrocediendo en el tiempo, también hemos observado algunas de las obras de arte rupestres más antiguas del mundo en la cueva Chauvet de Francia, las cuales fueron descubiertas por primera vez en 1994.

Esta cueva contiene decenas de pinturas bellamente conservadas. Representan una colección de animales europeos prehistóricos, como mamuts extintos, leones de las cavernas y rinocerontes lanudos, representados en escenas de la vida real que brindan una ventana a un mundo perdido.

La cueva Chauvet revela la sofisticación artística de nuestros primeros antepasados con un detalle fenomenal.

La cueva de Chauvet contiene cientos de pinturas rupestres creadas hace más de 30.000 años. Crédito: homas T / flickr.

Con la nueva curva IntCal20, nuestra mejor estimación para la creación de la pintura más antigua de la cueva -datada mediante radiocarbono- es ahora de 36.500 años. Esto es, casi 450 años más antigua de lo que anteriormente se pensaba.

Estos son solo dos ejemplos -de los muchos más que vendrán- del impacto de gran alcance que tendrá nuestro último trabajo al respecto.

A medida que las nuevas curvas de calibración sean utilizadas para volver a analizar las dataciones de una serie de registros arqueológicos y geológicos, podemos esperar cambios importantes en nuestra comprensión del pasado del planeta y, con suerte, un mejor pronóstico para el futuro.

Autores:

Chris Turney

Professor, Earth Science and Climate Change, UNSW

Alan Hogg

Professor, Director, Carbon Dating Laboratory

Paula J. Reimer
Chair professor, Queen's University Belfast

Tim Heaton
Lecturer in Statistics, University of Sheffield

Fuentes: theconversation.com | Universidad de Sheffield  | 12 de agosto de 2020