CARBONIO 14: L’OROLOGIO DELLA VITA

Vi siete mai chiesti come fanno gli scienziati a datare un reperto archeologico?

Prima di tutto iniziamo col dire che lo scopo della ricerca archeologica è stabilire scientificamente la datazione e l’inquadramento storico dei reperti provenienti dallo scavo.

Pensate infatti che guaio sarebbe se non potessimo datare un oggetto appena scoperto: sarebbe privo di interesse.

Cosa significa dunque datare un reperto? Significa attribuirgli una data calendariale (es.: Caravaggio dipinse il “riposo durante la fuga in Egitto” nel 1594).

Significa anche stabilire un arco di tempo in cui un evento è accaduto (es.: l’ultima fase di ricostruzione di Pompei avvenne tra il 62 d.C. - data del terremoto – ed il 79 d.C. – data dell’eruzione).

Le maggiori difficoltà di datazione riguardano soprattutto i resti preistorici, in quanto per essi non disponiamo di dati ricavabili da documenti storico-letterari o numismatici e a questi reperti può essere attribuita un’età approssimativa, una “cronologia relativa”.

OROLOGI NATURALI

I metodi scientifici di datazione si basano sul fatto che alcune sostanze (ossa, legno, fibre tessili, semi, carboni di legno), ampiamente presenti in natura, si comportino come orologi naturali, cioè si trasformano chimicamente e fisicamente nel tempo, secondo regole ben precise e con velocità costante, quindi i mutamenti possono essere misurati per stabilire datazioni assolute.

CARBONIO DA NOBEL

Uno di questi metodi è conosciuto come metodo del carbonio-14 (si scrive anche ¹⁴C), o del radiocarbonio, che fu ideato e messo a punto tra il 1945 e il 1955 dal chimico statunitense Willard Frank Libby, che per questa scoperta vinse il Premio Nobel nel 1960.

Il carbonio 14 è un isotopo radioattivo del carbonio che si trova in natura. Tutti gli organismi viventi scambiano continuamente carbonio con l’atmosfera attraverso processi di respirazione (animali) e fotosintesi (vegetali).

Dopo la morte questi processi terminano e questo scambio non avviene più perché quando l’organismo muore il ¹⁴C comincia a diminuire non essendo più introdotto con i processi vitali e quello presente si trasforma in Azoto (N).

Di conseguenza una misura del livello di carbonio 14 nei resti organici consente un calcolo dell’età dei resti.

IL TEMPO DI DIMEZZAMENTO

Il decadimento del ¹⁴C avviene in maniera regolare. Il tempo utile perché decadano metà degli atomi dell’isotopo viene definito tempo di dimezzamento (tempo in cui la sua metà si trasforma in azoto).

Libby indicò come tempo di dimezzamento 5.568 anni, data che le moderne ricerche hanno modificato in 5.730 anni. Considerò come la percentuale di ¹⁴C nell’atmosfera dovesse rimanere costante nel tempo e come questa concentrazione dovesse trasferirsi uniformemente negli organismi viventi attraverso l’anidride carbonica. Ad esempio le piante, durante il processo di fotosintesi assorbono anidride carbonica; esse vengono consumate dagli erbivori, che a loro volta vengono mangiati dai carnivori. Solo alla morte dell’animale o della pianta cessa l’assunzione di ¹⁴C ,e la sua concentrazione, prima costante, comincia a diminuire per effetto del decadimento radioattivo.

Conoscendo il ritmo del decadimento del ¹⁴C e misurando la quantità rimasta di quello rimanente nel campione, si può determinare la sua età di morte, e quindi, meno ¹⁴C è presente, più il reperto è antico. 

Il vantaggio maggiore è che questo metodo può essere adottato ovunque, purché sia disponibile materiale organico; tuttavia il rapido decadimento del carbonio fa si che l’applicazione di questo metodo sia limitata alla datazione di oggetti di età compresa tra i 50.000 e i 100 anni (benché con tecniche moderne e sofisticate, sia a volte possibile estendere l’intervallo di tempo a circa 70.000 anni); infatti reperti troppo antichi risulterebbero privi di ¹⁴C, essendo questo ormai completamente decaduto in azoto.

Le date ottenute con questo metodo sono sempre accompagnate da una stima di incertezza dovuta ad errori di conteggio, alla percolazione di acque (i siti impregnati d’acqua possono sciogliere i materiali organici e anche farli depositare, modificando così la composizione isotopica), e ad altre situazioni che rendono imprecise le misurazioni.