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O químico norte-americano Willard Libby (1908-1980) estava em uma busca incessante em meados da década de 1940. Seu objetivo era audacioso: localizar uma forma radioativa de carbono na natureza, o chamado carbono-14. Com a convicção de que essa substância deixaria um rastro característico de decaimento lento em qualquer matéria orgânica morta — desde plantas até animais —, Libby vislumbrava uma metodologia inovadora. A quantidade desse isótopo presente nos restos orgânicos poderia, de fato, determinar o momento exato da morte desses seres. Contudo, antes de consolidar sua teoria, era fundamental provar a existência do carbono-14 na natureza em concentrações que fossem condizentes com suas projeções. Cientistas que o antecederam haviam conseguido isolar o carbono-14 apenas através da sintetização em ambientes laboratoriais controlados, não confirmando sua ocorrência em um cenário natural.
A percepção de Libby o guiou a uma ideia singular. Ele supôs que, uma vez que animais vivos absorveriam carbono-14, seus dejetos biológicos, como o excremento, deveriam conter concentrações significativas da substância. Em busca de uma amostra farta e acessível, o cientista direcionou sua atenção para um recurso inesperado: o esgoto. Mais precisamente, ele concentrou seus esforços no esgoto gerado pelos habitantes da cidade de Baltimore, nos Estados Unidos. Lá, nas profundezas desse sistema, Libby finalmente encontrou a evidência que tanto buscava. Ele confirmou a presença do carbono-14, marcando um ponto de virada fundamental em sua pesquisa.
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À época de sua descoberta inicial, Willard Libby não podia prever a magnitude do impacto de sua ideia. A técnica de utilizar o carbono radioativo, ou radiocarbono, para estabelecer a idade de objetos e materiais teria uma diversidade impressionante de aplicações em inúmeros campos do conhecimento humano. A capacidade de datação por radiocarbono, que seria aprimorada e amplamente utilizada a partir de meados do século 20, não apenas validou a idade de uma vasta gama de artefatos históricos e pré-históricos, mas também se estendeu para propósitos surpreendentemente práticos. Desde auxiliar na resolução de casos complexos de pessoas desaparecidas até fornecer provas irrefutáveis para a condenação de traficantes de marfim em processos criminais, e até mesmo expandir a compreensão científica sobre a intricada dinâmica do clima do planeta, essa técnica provou ser uma das chaves mestras para desvendar muitos dos mistérios do nosso mundo.
Mas, a questão intrínseca sobre a origem do carbono-14 no ambiente natural permanece essencial. Libby já possuía uma compreensão fundamental sobre a formação contínua dessa substância. Ele sabia que o carbono-14 é gerado constantemente por raios cósmicos energéticos que penetram a atmosfera terrestre. Ao atingir átomos de nitrogênio presentes na atmosfera superior, esses raios alteram sua estrutura nuclear, convertendo-os em átomos de carbono-14. Uma vez formado, esse átomo instável de carbono-14 se combina de forma rápida com o oxigênio atmosférico, resultando na produção de dióxido de carbono (CO₂) que possui características radioativas. No nível do solo, esse CO₂ radioativo se integra aos ciclos biológicos. As plantas, como base da cadeia alimentar, absorvem parte desse CO₂ do ar à medida que crescem, e o mesmo ocorre com os animais que se alimentam dessas plantas – incluindo, é claro, os seres humanos. Durante todo o período em que um organismo, seja ele uma planta ou um animal, permanece vivo, ocorre um reabastecimento constante de seu estoque interno de carbono-14, mantendo uma proporção equilibrada com a atmosfera. No entanto, no exato momento da morte, esse processo vital de absorção e reabastecimento é bruscamente interrompido. É a partir desse instante que o radiocarbono existente no material orgânico inicia seu decaimento em uma velocidade que é cientificamente conhecida e constante. Assim, a medição precisa da quantidade remanescente desse isótopo no material orgânico é o que permite aos pesquisadores calcular a sua idade com notável precisão, confirmando a analogia do carbono-14 como um “relógio que começa a contar no momento da morte”.
A fase subsequente à confirmação da existência do carbono-14 por Willard Libby no gás metano extraído do esgoto de Baltimore foi marcada por uma intensa atividade de testagem e validação. O cientista passou a detectar o radiocarbono em uma ampla diversidade de objetos, aplicando sua nova metodologia para comprovar as respectivas idades de forma empírica. Dentre os artefatos históricos que se beneficiaram dessa revolucionária técnica estavam, por exemplo, fragmentos de linho que envolviam os preciosos Manuscritos do Mar Morto, um dos maiores achados arqueológicos do século 20, cuja idade pôde ser confirmada. Outro exemplo notável foi a datação de um pedaço de madeira de um navio antigo, encontrado no interior da tumba do faraó egípcio Sesóstris 3, que governou o Egito há aproximadamente quatro mil anos. Essa capacidade de verificar idades que antes eram apenas estimadas abriu novas fronteiras para a arqueologia e a história. Curiosamente, em suas memórias, Libby revelou o sigilo inicial em torno de sua descoberta: “O problema é que você não vai contar a ninguém o que está fazendo. É maluco demais”, disse ele. “Você não pode dizer a ninguém que os raios cósmicos podem escrever a história humana. Você não pode contar isso a eles. De jeito nenhum. Por isso, mantivemos em segredo.” Contudo, assim que Libby conseguiu comprovar de forma irrefutável a funcionalidade de sua metodologia, ele não hesitou em compartilhar sua extraordinária descoberta com o mundo científico e a comunidade global. Sua contribuição foi amplamente reconhecida, culminando na concessão do prestigiado Prêmio Nobel de Química em 1960. É importante ressaltar que a técnica de datação por radiocarbono desenvolvida por Libby funciona com materiais orgânicos que possuem até cerca de 50 mil anos de idade. Além desse limite temporal, a quantidade de carbono-14 remanescente no material é tão diminuta que se torna insuficiente para uma medição precisa e confiável, estabelecendo um limite prático para sua aplicação.
O Legado de Libby e as Aplicações Atuais do Radiocarbono
Nos dias atuais, a datação por radiocarbono transcendeu seu status de inovação científica para se tornar uma ferramenta indispensável na nossa compreensão do passado e do presente do nosso planeta e da humanidade. Conforme a professora Rachel Wood, pesquisadora na Unidade Aceleradora de Radiocarbono de Oxford, um dos laboratórios de datação por radiocarbono mais renomados do mundo no Reino Unido, explica a importância da técnica: “Para colocar tudo em ordem, em termos de podermos comparar diferentes regiões específicas e compreender a velocidade da mudança, tem sido muito importante.” A equipe de Wood e seus colaboradores dedica-se a datar uma ampla gama de materiais orgânicos, incluindo ossos humanos e animais, carvão vegetal, conchas marinhas, sementes antigas, fragmentos de cabelo, fibras de algodão, pergaminhos e até mesmo peças de cerâmica que contêm resíduos orgânicos. Além desses materiais mais comuns, o laboratório também lida com substâncias consideradas “mais estranhas”, que demandam análises altamente especializadas. “Fazemos coisas realmente incomuns, como analisar urina de morcego fossilizada”, relata a professora, ilustrando a versatilidade e a amplitude das investigações que a tecnologia de radiocarbono permite. Essas análises demonstram como uma técnica originada nos meados do século 20 continua a expandir os horizontes do conhecimento em múltiplas disciplinas, da arqueologia à ecologia.
No que concerne aos métodos laboratoriais contemporâneos, a Unidade Aceleradora de Radiocarbono de Oxford, assim como outros laboratórios de ponta ao redor do mundo, utiliza um aparelho de alta tecnologia conhecido como espectrômetro de massa acelerador. Diferentemente da abordagem pioneira de Libby, que se baseava na medição da radiação emitida pelas amostras para inferir a quantidade de carbono-14, o espectrômetro de massa acelerador permite a quantificação direta dos átomos de carbono-14 presentes em uma amostra. Esta modernização representa um avanço significativo na precisão e na eficiência da datação. Adicionalmente, o acelerador confere a capacidade de datar amostras em volumes incrivelmente pequenos, podendo operar com apenas 1 miligrama de material em alguns cenários específicos. Este é um contraste marcante em relação às necessidades iniciais de Libby, que requeria uma quantidade de material substancialmente maior para suas análises. Apesar de a preparação das amostras, que envolve a remoção meticulosa de contaminantes contendo carbono, ser um processo que pode levar semanas, uma vez que a amostra está pronta e entra no acelerador, a estimativa da idade é obtida com notável rapidez. “É realmente emocionante poder observar os resultados imediatamente”, pontua Rachel Wood, ressaltando o dinamismo e a capacidade de resposta dessa tecnologia avançada. A agilidade na obtenção de resultados é crucial para o avanço das pesquisas e para a resolução rápida de questões complexas.
A aplicação da datação por radiocarbono já se provou fundamental para a resolução de longas disputas científicas e históricas, oferecendo evidências irrefutáveis que remodelaram a compreensão de fatos antigos. Um caso emblemático é o do esqueleto humano que foi descoberto em 1823 pelo teólogo e geólogo William Buckland (1784-1856), na região do País de Gales. Buckland havia proposto que o esqueleto não possuía mais de dois mil anos de idade, uma estimativa que, por muito tempo, permaneceu incontestada e sem uma forma definitiva de verificação ou refutação por falta de métodos apropriados. Contudo, décadas depois, a tecnologia da datação por radiocarbono demonstrou que os ossos eram significativamente mais antigos do que se pensava, revelando uma idade que variava entre 33 mil e 34 mil anos. Esse achado científico estabeleceu os restos como os mais antigos de um ser humano enterrado que foram encontrados e documentados no Reino Unido, alterando dramaticamente o registro arqueológico da região. Essa tecnologia também demonstrou sua eficácia ao desvendar segredos de restos humanos bem mais recentes, elucidando casos de décadas passadas. Um exemplo marcante ocorreu com o desaparecimento de Laura Ann O’Malley, uma menina de 13 anos, que ocorreu em Nova York, nos Estados Unidos, em 1975. Nos anos 1990, restos humanos foram descobertos no leito de um rio na Califórnia, e inicialmente a origem desses restos foi atribuída a um túmulo de importância histórica. Contudo, no início do corrente ano, a datação por radiocarbono revelou uma verdade diferente: os restos pertenciam a uma pessoa nascida entre 1964 e 1967, com a probabilidade de ter morrido entre os anos de 1977 e 1984. Essas datas coincidiam notavelmente com a época do desaparecimento de O’Malley. Subsequentemente, análises de DNA confirmaram de forma conclusiva que os restos mortais eram de fato da jovem desaparecida, fornecendo respostas a uma família que aguardava há décadas.
Imagem: bbc.com
No campo da ciência forense moderna, é comum a utilização de uma técnica avançada de datação por radiocarbono conhecida como “pulso de bomba”. Este método, de notável precisão, foi tornado possível devido a um evento global de grande escala ocorrido durante as décadas de 1950 e 1960: as centenas de testes de armas nucleares atmosféricas conduzidos por diversas nações. As explosões desses dispositivos lançaram na atmosfera terrestre quantidades imensas e sem precedentes de carbono-14, criando um “pulso” artificial de radiocarbono que se integrou ao ciclo atmosférico e biológico. Desde então, esses níveis artificialmente elevados de carbono-14 têm decaído progressivamente de forma previsível. Assim, ao comparar as medições atuais de carbono-14 em uma amostra com essa curva de decaimento específica, os cientistas podem datar materiais de meados do século 20 em diante com uma precisão extraordinária, em alguns casos, alcançando a exatidão de até um ano. “Não conheço nenhuma outra técnica que chegue tão perto quanto esta”, afirma Sam Wasser, pesquisador da Universidade de Washington, nos Estados Unidos, ao ressaltar a singularidade da técnica. “Sua utilidade é extraordinária.”
O extraordinário alcance da datação por radiocarbono, especialmente através da metodologia do “pulso de bomba”, tem se mostrado fundamental na luta global contra o comércio ilegal de espécies. Sam Wasser, da Universidade de Washington, utilizou os resultados da datação por radiocarbono de amostras de marfim para colaborar com esforços que visam desmantelar as redes de tráfico ilícito. Os dados fornecidos por essa técnica são capazes de atestar de forma inequívoca se os elefantes, dos quais o marfim foi extraído, foram abatidos antes ou depois da proibição internacional da venda de marfim, imposta em 1989. Essa evidência objetiva é crucial e se sobressai às alegações frequentemente falsas apresentadas pelos traficantes. Um caso exemplar dessa aplicação prática foi a prisão e condenação de Edouodji Emile N’Bouke, ocorrida no Togo em 2014. No processo, embora os testes de DNA não pudessem identificar com exatidão a origem geográfica do marfim objeto de tráfico, a datação por radiocarbono demonstrou precisamente a janela temporal em que os elefantes foram abatidos. Essa linha de evidência, combinada com outras provas, foi considerada pelo Departamento de Estado americano como “a prova concreta, fundamental para levar N’Bouke à justiça”, ressaltando o papel vital da ciência na aplicação da lei. A versatilidade do carbono-14 também se estende à validação da autenticidade de obras de arte. Por exemplo, uma pintura que retratava uma cena em uma aldeia, e que o falsificador afirmava ter sido criada em 1866, foi exposta como fraude graças à datação por radiocarbono. A análise revelou que, na realidade, a obra havia sido pintada e artificialmente envelhecida nos anos 1980, comprovando sua natureza ilegítima.
Para além de suas aplicações na arqueologia e na investigação forense, a datação por radiocarbono tem desempenhado um papel insubstituível na expansão de nossa compreensão sobre as complexas dinâmicas das mudanças climáticas globais. A técnica fornece subsídios cruciais aos cientistas para analisar e compreender os efeitos das emissões provenientes da queima de combustíveis fósseis no clima do nosso planeta. Por exemplo, estudos detalhados de glaciares antigos e de ecossistemas pré-históricos tornaram-se exponencialmente mais precisos e robustos graças à aplicação rigorosa dessa tecnologia. As descobertas e dados obtidos através dessas pesquisas têm sido amplamente empregados na elaboração dos relatórios científicos produzidos pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas (IPCC), um organismo que foi reconhecido com o Prêmio Nobel da Paz em 2007, conjuntamente com o ex-vice-presidente americano Al Gore, por seu trabalho incansável na disseminação de informações e alertas sobre as mudanças climáticas. De acordo com Tim Heaton, da Universidade de Leeds, no Reino Unido, a datação por carbono-14 “também é muito útil para pessoas que desejam usar modelos climáticos para prever qual será o possível clima no futuro”. Essa utilidade se manifesta na capacidade dos cientistas de utilizar registros de radiocarbono para reconstruir as flutuações e tendências do clima terrestre ao longo de períodos extensos. Subsequentemente, eles podem verificar e ajustar os modelos climáticos atuais comparando suas projeções com esses resultados históricos obtidos por radiocarbono, garantindo a maior precisão possível nas previsões futuras e na avaliação dos impactos climáticos.
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No entanto, a precisão e a utilidade da datação por carbono-14, uma das ferramentas mais importantes da ciência moderna, estão diante de um desafio complexo e crescente, que pode ser interpretado como um novo “relógio” em operação. Esse problema decorre das imensas quantidades de carbono contidas nos combustíveis fósseis — como o carvão, o gás natural e o petróleo. É crucial entender que esses materiais orgânicos foram formados a partir de organismos que morreram há tanto tempo, centenas de milhões de anos, que todo o carbono-14 que eles porventura pudessem conter desapareceu por completo há muito tempo, através de seu processo natural de decaimento. Consequentemente, as massivas emissões de gases resultantes da queima desses combustíveis fósseis estão diluindo a concentração natural de carbono-14 existente na atmosfera da Terra. Este fenômeno tem efeitos diretos e preocupantes sobre a quantidade de radiocarbono que acaba sendo incorporada pelos organismos vivos contemporâneos. Heather Graven, pesquisadora do Imperial College de Londres, expressa uma preocupação significativa. Ela sugere que, em um cenário pessimista, que prevê emissões de gases extremamente elevadas ao longo do próximo século, a notável precisão que a datação por radiocarbono hoje oferece poderá desmoronar. Graven ilustra o potencial impacto dramático ao afirmar: “Algo recém-produzido terá a mesma composição [de radiocarbono] de algo que tenha, talvez, 2 mil anos de idade”. Nessas condições, a capacidade da datação por carbono-14 de diferenciar esses dois materiais tão distintos temporalmente seria praticamente anulada. Embora a professora Rachel Wood defenda que esses problemas mais críticos não devem se manifestar em um futuro imediato, a professora emérita Paula Reimer, da Universidade Queen’s em Belfast, no Reino Unido, concorda que as emissões provenientes dos combustíveis fósseis estão inquestionavelmente “amortecendo” a precisão da datação por radiocarbono e, em última instância, representam uma ameaça para a sua fiabilidade futura. Paula Reimer, aliás, dedicou muitos anos de sua carreira a aprimorar a precisão da datação por carbono-14, realizando medições meticulosas do radiocarbono encontrado nos anéis de crescimento de árvores antigas. Esse trabalho hercúleo permitiu revelar as variações dos níveis de carbono-14 ao longo de milênios, culminando na criação de curvas de calibração extremamente precisas, capazes de retroceder em cerca de 14 mil anos. Essas curvas são essenciais para corrigir e ajustar as idades radiocarbônicas obtidas, garantindo a maior acurácia possível. Contudo, as atuais tendências de emissões de combustíveis fósseis representam um ponto de inflexão que, um dia, poderá anunciar o fim dessa era de incrível precisão na datação temporal, alterando o papel crucial que o carbono-14 desempenha na compreensão do nosso passado.
Com informações de BBC News Brasil
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