Conheça os métodos de datação para artefatos arqueológicos

O Carbono-14 não é o único método de datação para artefatos arqueológicos, temos também: a Termoluminescência, a Luminescência opticamente estimulada, a Ressonância paramagnética nuclear (EPR) e a técnica da racemização de aminoácidos.

A datação de objetos arqueológicos é um processo que envolve física, química e biologia. Todos os métodos utilizados para se inferir a idade de um artefato ou de fósseis são baseados nas alterações químicas e físicas que acontecem lentamente ao longo do tempo com o material do qual o objeto é feito. Conhecendo-se a natureza das alterações e determinando-se o quanto o material já foi degradado, pode-se, em muitos casos, calcular há quanto tempo o objeto está exposto a essas degradações.

Carbono-14

O Carbono-14 ou radiocarbono, é um isótopo radioativo natural do elemento carbono. Ele é o grande responsável na determinação da idade de fósseis e artefatos de diversos tipos. O carbono-14 apresenta uma meia vida de aproximadamente 5.730 anos. Ele é formado nas camadas superiores da atmosfera onde os átomos de Nitrogênio-14 são bombardeados por nêutrons contidos nos raios cósmicos, reagindo com o oxigênio do ar formando dióxido de carbono que é absorvido por vegetais e seres vivos. Este método é o mais conhecido, e, enquanto o Carbono-14 é produzido, ele se transforma espontaneamente de volta no Nitrogênio, num processo conhecido como decaimento radioativo. Desta forma, a concentração de Carbono-14 na atmosfera mantém-se mais ou menos estável.

O método do Carbono-14 usa o fato de que os organismos vivos, como respiram o ar atmosférico, acabam entrando também nesse equilíbrio e a concentração de carbono-14 na matéria viva é também estável. Porém, quando um organismo morre, a troca com a atmosfera deixa de acontecer e o equilíbrio é rompido: o carbono-14 começa a decair, mas não é reposto. Pode-se dizer que foi acionado um relógio radioativo, pois a velocidade com que o carbono-14 decai é bem conhecida. Em 5.730 anos, metade do carbono-14 já decaiu em nitrogênio; em mais 5.730 anos, metade do que restou decai; e assim por diante. Desta forma, se a concentração de carbono-14 em uma amostra de osso é um quarto da esperada, pode-se dizer que o animal dono daquele osso morreu há cerca de 15.460 anos.

Pode-se usar a técnica do Carbono-14 desde que a amostra contenha “carbono”: ossos, carvão, objetos feitos de madeira, tintas que derivam de plantas, etc. Essa técnica é capaz de datar objetos com até 50 mil anos. Depois disso, a radiação remanescente do carbono-14 torna-se muito baixa, não podendo ser detectada com precisão suficiente. Portanto essa técnica possui limitações. Além disso, objetos com mais de 40.000 anos também não podem ser datados com grande segurança, uma vez que após esse lapso de tempo, a radiação emitida terá sido reduzida a praticamente zero. Conclui-se que essa técnica aplica-se com boa margem de segurança para objetos que tenham entre 100 e 40.000 anos de idade.

A datação por carbono-14 foi descoberta, nos anos quarenta, por Willard Frank Libby, que recebeu o prêmio Nobel de Química de 1960, por ter desenvolvido essa técnica. Ele percebeu que a quantidade de Carbono-14 dos tecidos orgânicos mortos diminui a um ritmo constante com o passar do tempo.

Termoluminescência

Para se determinar a idade de objetos com mais de 50 mil anos ou cuja idade não tenha relação com compostos orgânicos (como vasos de cerâmica), utilizam-se outros métodos. A Termoluminescência oferece uma qualidade nos resultados semelhante ao método do carbono-14, com a vantagem de abranger um maior intervalo de detecção, podendo variar de algumas centenas de anos até 1 milhão de anos, a incerteza dos valores das idades depende do tipo de cristal a ser datado, pois a termoluminescência está intrinsecamente ligada ás impurezas e aos defeitos pontuais encontrados na rede cristalina dos cristais datados, geralmente as incertezas estão na faixa de 10 a 20%.

A Termoluminescência é o fenômeno da emissão de luz quando o material é aquecido. Esta técnica vem sendo usada continuamente até os dias atuais, para datar materiais que foram queimados no ato de sua confecção, ou que sofreram algum aquecimento como as lavas vulcânicas, materiais líticos queimados, cinza de fogueira, etc.

Quando a radiação reage com a amostra, são liberados alguns elétrons das suas moléculas. Alguns desses elétrons são aprisionados em defeitos no material da amostra. Algumas moléculas, portanto, não recebem seus elétrons de volta e ficam ionizadas (carregadas eletricamente). À medida que o tempo transcorre, mais e mais elétrons vão ficando aprisionados. Quando a amostra é aquecida, a energia térmica fornecida aos elétrons é suficiente para eles se libertarem e se recombinarem com as moléculas ionizadas, restituindo a situação original. Nesse processo de recombinação, é emitida energia luminosa, que constitui a termoluminescência.

No laboratório, é aquecida a amostra até que a termoluminescência seja liberada. A intensidade da termoluminescência indica o tempo transcorrido desde a última vez em que a amostra sofreu aquecimento. No caso de uma cerâmica, ela era aquecida durante sua fabricação, para a lapidação ficar mais fácil. Com isso, pode-se datar objetos de até 1 milhão de anos, com precisão de até 10%.

Termoluminescência – Fragmento de cerâmica arqueológica.

Aqui no Brasil, um dos grupos que trabalham com esse método está na Universidade Federal de Sergipe (UFS), onde foram datados objetos arqueológicos salvos da inundação da usina hidrelétrica de Xingó, em Sergipe. Esses objetos – peças cerâmicas e até esqueletos inteiros, encontrados em cemitérios – começaram a ser coletados em 1990 e foram datados inicialmente por Carbono-14, na França. A partir de 1994, começaram a ser feitas as datações por Termoluminescência na UFS. Foram encontrados artefatos com 2.000 a quase 9.000 anos enterrados em diferentes camadas. Isso significa que tivemos ali uma habitação por um período muito grande; descontinuada, mas sempre existindo.

É necessário, juntamente com o trabalho de extração arqueológica, ter laboratórios de datação. Desta forma, evitaremos depender de mandar para outros laboratórios, pois isto encarece com a demora, gera uma quantidade grande de dependência. É uma questão de “Independência Científica”.

Luminescência opticamente estimulada (LOE), Ressonância paramagnética nuclear (EPR) e Racemização de aminoácidos

A Luminescência opticamente estimulada (LOE) é um método semelhante à Termoluminescência, mas menos destrutivo. Assim como na Termoluminescência, nesse método provoca-se a libertação dos mesmos elétrons presos nos defeitos do material, que haviam sido retirados de suas moléculas pela radiação ambiente. A diferença é que nesse caso a libertação não é provocada pelo aquecimento, mas pela exposição à luz. Este método também possui a vantagem de abranger um maior intervalo de detecção, podendo variar desde algumas centenas de anos até 1 milhão de anos.

A LOE foi proposta para a datação por Huntey em 1985, que dataram sedimentos, a partir do quartzo, usando LOE estimulada com laser de Argônio verde.

A Ressonância Paramagnética Nuclear (EPR) é outro método não destrutivo, também chamada ressonância de spin eletrônico (ESR). Esse método é menos sensível que a Termoluminescência, ele permite a determinação do número de elétrons aprisionados sem precisar libertá-los, como acontece na Termoluminescência e na LOE. O método aproveita o fato de que os elétrons aprisionados possuírem um campo magnético ao seu redor. O que é medido é a quantidade desses campos. A precisão deste método é de 10% e data objetos entre 1.000 e 1 milhão de anos.

Na técnica da Racemização de aminoácidos, é analisada a proporção entre aminoácidos dextrógiros e levógiros. Os aminoácidos são moléculas complexas que constituem as proteínas. No geral, para cada aminoácido, existem duas versões idênticas – a não ser por uma ser a imagem no espelho da outra. Diz-se que são isômeros ópticos. Um grupo é chamado de dextrógiro e o outro levógiro. Nos organismos vivos apenas aminoácidos dextrógiros aparecem. Depois que o organismo morre, reações químicas vão transformando parte dos aminoácidos dextrógiros em levógiros, até chegar a um equilíbrio. Determinando-se a quantidade de aminoácidos levógiros em um fóssil, permite-se calcular há quanto tempo ele morreu.

Novos métodos continuam sendo criados. Outro método está relacionado à datação de “objetos de Chumbo”. O método consiste na determinação da espessura da camada corrosiva que se desenvolve lentamente sobre o Chumbo – quanto maior a idade, maior a espessura.

Muitas vezes diferentes métodos se complementam. É importante utilizar vários métodos para datar o mesmo objeto. Por exemplo, o carbono-14 e a termoluminescência são métodos nos quais a teoria física é completamente diferente. Se você consegue datar uma idade que bate com os dois métodos, a certeza de que essa é a idade do artefato será maior.

Referências