No ar, na terra e no mar: projetos AAA em novo patamar

O relógio que come?a a contar quando algo morre

1 de 5 Willard Libby,ógioquecome?greatest poker player químico americano, queria encontrar na natureza uma forma radioativa de carbono, o carbono-14. — Foto: Getty Images/BBC

Aquilo deveria estar no esgoto em grande quantidade. Willard Libby tinha certeza disso.

Em meados dos anos 1940, o objetivo do químico americano (1908-1980) era encontrar na natureza uma forma radioativa de carbono, o carbono-14.

Libby havia descoberto que, se a substancia estivesse ali, ela deixaria um rastro de lento decaimento em plantas e animais mortos. Por isso, descobrir a quantidade presente nos seus restos revelaria quando eles morreram.

Mas Libby precisava provar que o carbono-14 existe na natureza em concentra??es condizentes com suas estimativas. Outros cientistas, antes dele, só haviam detectado carbono-14 sintetizando a substancia em laboratório.

Libby imaginou que os animais vivos depositassem carbono-14 nos seus excrementos. Por isso, ele recorreu ao esgoto. Mais precisamente, esgoto produzido pelas pessoas de Baltimore, nos Estados Unidos.

Ali, ele encontrou o que estava procurando.

Libby n?o sabia na época, mas sua ideia de usar carbono radioativo (radiocarbono) para datar objetos viria a ter todo tipo de aplica??o no futuro.

2 de 5 Willard Libby recebeu o Prêmio Nobel de Química em 1960 — Foto: Getty Images/BBC

Desde meados do século 20, a data??o por radiocarbono confirmou a idade de inúmeros artefatos antigos. Ela também ajudou a resolver casos de pessoas desaparecidas, colocou traficantes de marfim na cadeia e chegou a permitir que os cientistas compreendessem as complexidades do clima no planeta.

A data??o por radiocarbono é uma das chaves que abrem as portas para entender o nosso mundo. Mas como surgiu o carbono-14?

Libby entendia que a substancia é produzida constantemente por raios cósmicos que atingiriam átomos de nitrogênio na atmosfera da Terra, alterando sua estrutura.

O átomo de carbono-14 resultante se combina rapidamente com oxigênio, para produzir dióxido de carbono (CO?) radioativo.

De volta ao solo, as plantas absorvem parte daquele CO? radioativo no ar à medida que crescem, bem como os animais que se alimentam delas (incluindo os seres humanos).

Enquanto a planta ou o animal estiver vivo, ele continua reabastecendo seu estoque interno de carbono-14. Quando morre, esse processo é interrompido.

Como o radiocarbono se decomp?e em velocidade conhecida, a medi??o da quantidade restante no material organico irá revelar a sua idade.

Por isso, o carbono-14 é um relógio que come?a a contar no momento da morte.

'Colocando tudo em ordem'

Quando Libby confirmou a presen?a de carbono-14 no gás metano dos esgotos de Baltimore, ele come?ou a detectar radiocarbono em muitos objetos diferentes, o que permitiu que ele comprovasse a sua idade.

Estes objetos incluíram, entre outros, o linho que envolvia os Manuscritos do Mar Morto e um peda?o de um navio encontrado na tumba do faraó egípcio Sesóstris 3°, que viveu cerca de 4 mil anos atrás.

"O problema é que você n?o vai contar a ninguém o que está fazendo. é maluco demais", disse Libby posteriormente.

"Você n?o pode dizer a ninguém que os raios cósmicos podem escrever a história humana. Você n?o pode contar isso a eles. De jeito nenhum. Por isso, mantivemos em segredo."

Mas, quando Libby comprovou que funcionava, ele contou ao mundo. E, em 1960, ganhou o Prêmio Nobel de Química.

Sua técnica funciona com material organico com até 50 mil anos de idade. Acima disso, existe muito pouco carbono-14 remanescente.

3 de 5 Manuscritos do Mar Morto foram um dos primeiros objetos datados usando a tecnologia de carbono-14 — Foto: Getty Images/BBC

Atualmente, a data??o por radiocarbono é fundamental para entendermos a nossa história.

"Para colocar tudo em ordem, em termos de podermos comparar diferentes regi?es específicas e compreender a velocidade da mudan?a, tem sido muito importante", explica Rachel Wood.

Ela trabalha em um dos mais renomados laboratórios de data??o por radiocarbono do mundo, a Unidade Aceleradora de Radiocarbono de Oxford, no Reino Unido.

Wood e seus colegas datam materiais que incluem ossos humanos, carv?o, conchas, sementes, cabelos, algod?o, pergaminhos e ceramica, mas também algumas substancias mais estranhas.

"Fazemos coisas realmente incomuns, como analisar urina de morcego fossilizada", ela conta.

O laboratório usa um aparelho chamado espectr?metro de massa acelerador, para quantificar diretamente os átomos de carbono-14 em uma amostra. O processo é diferente do usado por Libby, que só conseguia medir a radia??o emitida e deduzir, a partir dela, a quantidade de carbono-14 contida em uma amostra.

O acelerador também pode datar amostras minúsculas, de apenas 1 miligrama em alguns casos. Libby precisava de uma quantidade de material muito maior.

Data??o de esqueletos

A retirada de contaminantes que contêm carbono pode levar semanas. Mas o acelerador emite a idade estimada de uma amostra rapidamente em seguida.

"é realmente emocionante poder observar os resultados imediatamente", afirma Wood.

A data??o por radiocarbono já resolveu antigas disputas. O caso do esqueleto humano descoberto em 1823 pelo teólogo e geólogo William Buckland (1784-1856) no País de Gales é um exemplo.

Buckland defendia que o esqueleto n?o tinha mais de 2 mil anos, mas ninguém conseguia comprovar que ele estava errado.

Por fim, a data??o por radiocarbono demonstrou que, na verdade, os ossos tinham entre 33 mil e 34 mil anos de idade. Trata-se dos mais antigos restos humanos enterrados conhecidos no Reino Unido.

Restos humanos bem mais recentes também revelaram seus segredos gra?as a esta tecnologia.

Em 1975, uma menina de 13 anos de idade chamada Laura Ann O'Malley desapareceu em Nova York, nos Estados Unidos. E, nos anos 1990, foram encontrados restos humanos no leito de um rio na Califórnia, cuja origem foi atribuída a um túmulo histórico.

Mas a data??o por radiocarbono demonstrou no início deste ano que eles pertenciam a alguém nascido entre 1964 e 1967, que provavelmente morreu entre 1977 e 1984.

As datas coincidem com a época do desaparecimento de O'Malley e análises de DNA confirmaram que os restos humanos eram da menina.

Análises forenses costumam fazer uso do "pulso de bomba". Este método de data??o por radiocarbono é possível devido às centenas de testes de armas nucleares atmosféricas ocorridos durante os anos 1950 e 1960.

As explos?es emitiram no ar imensas quantidades de carbono-14. Mas esses níveis artificialmente altos vêm caindo desde ent?o.

Por isso, ao comparar as medi??es de carbono-14 com esta curva de queda, é possível datar materiais de meados do século 20 para cá com muita precis?o — de até cerca de um ano, em alguns casos.

"N?o conhe?o nenhuma outra técnica que chegue t?o perto quanto esta", afirma Sam Wasser, da Universidade de Washington, nos Estados Unidos. "Sua utilidade é extraordinária."

'Prova concreta'

Wasser analisou resultados de data??o por radiocarbono de amostras de marfim, como parte das tentativas para desmantelar o comércio ilegal.

Os dados podem comprovar se os elefantes morreram antes ou depois da proibi??o da venda de marfim, em 1989, independentemente das alega??es dos traficantes.

Edouodji Emile N'Bouke foi preso com base neste tipo de evidências. Ele foi condenado em Togo, em 2014.

Os testes de DNA n?o descobriram a origem geográfica do marfim objeto de tráfico, mas a data??o por radiocarbono mostrou exatamente quando os elefantes foram abatidos.

Estas duas linhas de evidência foram "a prova concreta, fundamental para levar N'Bouke à justi?a", segundo declarou posteriormente o Departamento de Estado americano.

4 de 5 A data??o por carbono-14 permite aos cientistas determinar se o marfim é de origem ilegal — Foto: Getty Images/BBC

A mesma técnica já revelou obras de arte como sendo fraudes.

Um exemplo é a pintura de uma cena em uma aldeia, que um falsificador afirmava ter sido produzida em 1866. A data??o por radiocarbono confirmou que, na verdade, ela foi pintada e envelhecida artificialmente nos anos 1980.

A data??o por radiocarbono também trouxe informa??es sobre as mudan?as climáticas. Ela ajuda os cientistas a compreender o efeito das emiss?es de combustíveis fósseis para o clima do planeta.

Os estudos de glaciares e ecossistemas antigos, por exemplo, passaram a ser muito mais precisos, gra?as à tecnologia.

Estas pesquisas foram empregadas em relatórios do Painel Intergovernamental sobre Mudan?as Climáticas (IPCC, na sigla em inglês). O organismo recebeu o Prêmio Nobel da Paz em 2007 (ao lado do ex-vice-presidente americano Al Gore) pelo seu trabalho de dissemina??o de informa??es sobre as mudan?as do clima.

A data??o por carbono-14 "também é muito útil para pessoas que desejam usar modelos climáticos para prever qual será o possível clima no futuro", explica Tim Heaton, da Universidade de Leeds, no Reino Unido.

Os cientistas podem usar os registros de radiocarbono para determinar as mudan?as do clima da Terra ao longo do tempo e verificar os modelos climáticos em compara??o com estes resultados, para confirmar sua precis?o.

Dilui??o de carbono-14

Mas existe outro relógio em funcionamento.

Os combustíveis fósseis contêm imensas quantidades de carbono, mas n?o de carbono-14. Os organismos que geraram o carv?o, gás natural e petróleo morreram há tanto tempo que o carbono-14 que eles continham desapareceu muito tempo atrás.

Com isso, as emiss?es de combustíveis fósseis est?o diluindo o carbono-14 existente na atmosfera da Terra, o que traz efeitos diretos sobre a quantidade de radiocarbono que acaba nos organismos vivos.

Heather Graven, do Imperial College de Londres, afirma que, no pior cenário, com emiss?es extremamente altas no próximo século, a precis?o da data??o por radiocarbono poderá desmoronar.

"Algo recém-produzido terá a mesma composi??o [de radiocarbono] de algo que tenha, talvez, 2 mil anos de idade", explica ela. E a data??o por carbono-14 n?o conseguiria diferenciar os dois materiais.

5 de 5 A queima de combustíveis fósseis pode diluir a concentra??o de carbono-14 na atmosfera — Foto: Getty Images/BBC

Rachel Wood defende que estes problemas n?o ir?o surgir no futuro próximo. Mas a professora emérita Paula Reimer, da Universidade Queen's em Belfast, no Reino Unido, acredita que as emiss?es de combustíveis fósseis "amorte?am" a data??o por radiocarbono e, em última análise, amea?am sua precis?o.

Reimer passou vários anos trabalhando para que a data??o por carbono-14 ficasse mais precisa. Ela realizou trabalhosas medi??es do radiocarbono encontrado nos anéis das árvores, para revelar varia??es dos níveis de carbono-14 ao longo de milênios.

Agora, existem curvas extremamente precisas dos níveis de radiocarbono, que datam de cerca de 14 mil anos atrás.

Mas as emiss?es de combustíveis fósseis podem, um dia, trazer o fim desta era de incrível precis?o.

Esta reportagem foi criada em coprodu??o entre a institui??o Nobel Prize Outreach e a BBC.