L'infografica che illustra il post di questa settimana è di Maria Cristina Caggiani, già ospite di "Scienza e beni culturali", autrice del blog "Archeobaleni".

Era il 1960 quando Willard F. Libby vinse il premio Nobel “per il suo metodo che usa il Carbonio-14 per la determinazione dell’età in archeologia, geologia, geofisica e altri rami della scienza”. Ancora oggi questa è una delle migliori tecniche per scoprire l’età di reperti contenenti materiale organico.

La datazione mediante Radiocarbonio può essere applicata solo a organismi che un tempo erano vivi ed è un modo per determinare quando siano deceduti. Questo è possibile grazie all’esistenza in natura di piccole quantità di Carbonio-14 - chiamato anche Radiocarbonio - un isotopo radioattivo dell’elemento.

Facciamo un passo indietro per capire cosa sia un isotopo. L’atomo è formato da tre particelle fondamentali: l’elettrone, il protone e il neutrone, aventi rispettivamente carica elettrica negativa, positiva e neutra. Il nucleo, in particolare, è composto di neutroni e protoni detti nucleoni, che sono poi circondati da una nuvola di elettroni. Nonostante l’intensità delle forze elettriche repulsive, la maggior parte dei nuclei presenti in natura è stabile, per cui essi si mantengono inalterati nel tempo. Esistono alcuni atomi, aventi stesso numero di protoni – parliamo quindi dello stesso elemento con stesse proprietà chimiche - e un numero differente di neutroni. Questi elementi prendono il nome di isotopi. Quando il numero delle cariche positive eccede superando uno specifico limite, questi atomi un po’ particolari diventano instabili e, per raggiungere uno stato di stabilità, decadono, modificando o perdendo alcuni dei loro nucleoni. Gli elementi allo stato naturale e nei composti contengono una miscela dei vari isotopi in percentuali ben determinate e costanti. Queste sono le basi che ci permettono di adoperarli come “orologi naturali” nelle datazioni.

Il Radiocarbonio è prodotto nella parte più alta dell’atmosfera, a partire dall’azione dei raggi cosmici sugli atomi di Azoto-14. Il Carbonio 14 si combina con l’ossigeno producendo anidride carbonica. Quest’ultima è assorbita dalle piante durante la fotosintesi. Dai vegetali, questo carbonio, è poi assimilato all’interno dei tessuti di qualsiasi essere vivente che si sarà nutrito di queste piante o di altri animali che lo avranno fatto. Poiché questo isotopo è radioattivo, come già detto, è instabile e decade in un intervallo ben definito di tempo. Quando qualsiasi pianta o animale è viva, il Radiocarbonio perduto a causa del decadimento radioattivo, è costantemente rimpiazzato attraverso la catena alimentare. Quando, però, l’organismo muore l’approvvigionamento costante dell’elemento cessa e la quantità presente diminuisce seguendo un andamento descritto da una legge fisica detta, appunto, legge di decadimento.

Misurando quanto Carbonio-14 è rimasto in antichi materiali organici, è possibile calcolare quanto tempo fa le piante e gli animali da cui sono stati ricavati sono morti. Ad esempio, datando un papiro, conosceremo il periodo in cui è stato tagliato il fusto di Cyperus papyrus e non quando è stato scritto.
Questo metodo di datazione può essere utilizzato per ottenere l’età di carbone legna, ossa, gusci, carta, pergamena, tessuti, pollini, semi e suoli. L’intervallo di tempo databile? Si può arrivare a conoscere l’età di organismi deceduti circa 50.000 anni fa.

In realtà abbiamo dato per scontati molti fattori. La concentrazione di Carbonio-14 nell’atmosfera è stata davvero costante nel tempo e nello spazio? Gli esseri viventi immagazzinano carbonio tutti nello stesso modo? Le risposte non ci piaceranno e ci permetteranno di comprendere perché è così difficile ottenere un dato preciso per un quesito di natura cronologica. Saranno questi i temi del prossimo appuntamento. Vi aspetto numerosi!