Fala Gás Nobre, hoje vamos falar sobre como funciona Datação por carbono-14. Essa importante aplicação da radioatividade que nos permite determinar a idade de artefatos e objetos históricos, além de claro, os fósseis de plantas e dinossauros.
Quando ouvimos falar em radiação logo nos vem à cabeça acidentes nucleares, mutações, lixo radioativo, bombas atômicas ou até mesmo a forma como o Bruce Banner se tornou o Hulk. Mas calma lá, a radiação está presente no nosso dia a dia e possui diversas aplicações benéficas, como em exames e tratamentos médicos e fonte de energia.
A radiação está presente nos aparelhos de Raios-X, na radioterapia, que é um tratamento para o câncer, nas usinas nucleares como fonte de energia e na técnica de datação de objetos e fósseis.
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No entanto, apesar de possuir diversas aplicações benéficas, o mau uso ou a falta de fiscalização podem ocasionar desastres catastróficos, como os acidentes de Chernobyl e Góias. Em Chernobyl uma série de falhas resultou na explosão de um dos reatores da usina e em Goiás, o descarte indevido de uma ampola contendo material radioativo expôs milhares de pessoas, ocasionando até mesmo fatalidades.
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A descoberta da radioatividade foi realizada pelo cientista Antoine Henri Becquerel em 1896. O casal Curie, já no ano seguinte inicia uma série de estudos juntos com Becquerel e em 1903 os 3 cientistas são laureados com o Prêmio Nobel de Física, em reconhecimento a sua descoberta e a enormes avanços na observação e descrição de fenômenos da radioatividade.
Pierre Curie infelizmente faleceu cedo, vítima de um atropelamento, mas sua esposa, Marie Curie prosseguiu com os estudos na área e foi novamente laureada com outro Prêmio Nobel, desta vez em Química, em 1911 pela descoberta dos elementos Rádio e Polônio.
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No entanto, Marie Curie foi vítima do seu objeto de pesquisa, a radioatividade. Curie faleceu por complicações de uma leucemia desenvolvida pela longa exposição a elementos radioativos. Infelizmente, por ser a pioneira nesta área, ainda pouco se sabia dos riscos dessa exposição prolongada.
Para ter uma noção, os objetos de estudo de Maria Curie, continuam emitindo radiação mesmo depois de mais de 80 anos de seu falecimento, sendo necessário o armazenamento dos mesmos em contenções de aço e chumbo.
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Mas enfim, o que é a tal da radioatividade e como podemos usá-la?
A radioatividade é um processo natural e espontâneo e nada mais é que a liberação de energia de um núcleo atômico instável. Sob forma natural, ocorre geralmente (há exceções) com átomos mais pesados que o chumbo.
Os elementos são formados por seus isótopos, de acordo com a sua abundância e alguns destes isótopos podem ser radioativos, como o caso do carbono-14. Eu, você e nossa comida, por exemplo, possuem carbonos em sua composição, ou seja, até mesmo nós, emitimos um pouquinho de radiação. Que radiantes não?
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Esses isótopos radioativos apresentam uma propriedade chamada de tempo de meia-vida, que é quando sua massa decai pela metade após um determinado período de tempo por decaimento radioativo.
Estes isótopos vão irradiando partículas (α) e (β) e após um período de tempo, sua massa decai a metade e é essa propriedade que é utilizada para a datação de objetos e fósseis.
Esse tempo de meia vida pode variar desde segundos, como no caso do 215Po (1,75 . 10-3s) , até bilhões de anos, para o 238U (4,5 . 109 anos). Já o 14C apresenta um tempo de meia vida de 5730 anos.
O isótopo de carbono-14 possui abundância natural de 1ppm, ou seja, 1 parte por trilhão, isto é, a cada 1 trilhão de átomos de carbonos, apenas 1 deles será um isótopo 14C.
No entanto, esse isótopo radioativo está presente no ciclo natural do carbono, na forma de gás carbônico (14CO2) sendo assimilado por plantas na respiração e por animais e nós através da alimentação.
A datação por carbono-14 é feita com o uso de equipamentos modernos que determinam a massa e concentração deste isótopo presente na amostra analisada. Através da redução da massa de 14C determina-se a idade de um corpo ou objeto.
Por exemplo, se a massa de 14C for metade do esperado, significa que o objeto analisado possui 5730 anos de idade, pois a massa do isótopo decaiu pela metade (meia-vida).
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A datação por carbono-14 é um método eficaz de determinação da idade de objetos arqueológicos de antigas civilizações, como por exemplo, os egípcios, sendo capaz de determinar com precisão a idade de múmias e outros artefatos.
A datação por carbono-14 também pode ser usada para avaliar a veracidade de quadros, vasos e outros objetos. A análise da idade de uma tinta, por exemplo, pode comprovar se um quadro é autêntico ou se é uma cópia feita em uma época diferente. Outras datações podem ser feitas em artefatos, como vasos de dinastias chinesas, armas mediáveis e toda uma infinidade de objetos com valor histórico e cultural.
No entanto, em amostras com mais de 50 mil anos de idade essa análise começa a ficar muito imprecisa. Sim, infelizmente nossos amigos dinossauros não são datados por carbono-14, fomos tapeados.
Para datação de fósseis são usados métodos estratigráficos, que determinam a idade da rocha onde foi encontrado o fóssil ou por datação usando isótopos radioativos de minerais, como por exemplo, o potássio-40, que possui meia vida de 1,25 bilhão de anos.
Devido a idade dos fósseis de dinossauros, que ultrapassam os 65 milhões de anos, torna-se mais preciso o uso deste isótopos radioativos de minerais, como o potássio-40, usado na determinação da idade do fóssil de um escorpião que tem 437 milhões de anos e é considerado a criatura terrestre mais antiga que possui registro fóssil.
A datação utilizando isótopos radioativos é extremamente importante para conhecermos melhor nosso planeta, o período em que diversas criaturas o habitaram, entender o momento em que elas foram extintas, tomar conhecimento sobre culturas e civilizações antigas, além de conferir a veracidade de objetivos antigos.
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Referências
Wendruff, A. J.; Babcok, L. E.; Wirkner, C. S.; Kluessendorf, J.; Mikulic, D. G. A Silurian ancestral scorpion with fossilised internal anatomy illustrating a pathway to arachnid terrestrialisation. Scientific Reports, 2020.
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