Numele meu e 14. C14

Care-i treaba cu datarea cu carbon-14? Ea ne spune vîrsta aproximativă a obiectelor din materiale organice, din paleolitic încoace. Cum vine asta?

Elementele chimice nu au nici pe departe moace așa diferite pe cît ne-ar lăsa să înțelegem numele lor pline de personalitate. E ca și cum mama ți-ar arăta 30 de boabe de fasole pe masă și ți-ar zice: uite-l pe Savorgnan de Brazza! Apoi ar mai adăuga un bob și ar zice, înduioșată: iar ăsta e Tănase! Dar cam așa stau lucrurile cu atomii, adaugi un electron (și un proton în nucleu) și discuți de un nou element chimic. Ideea e că undeva, la 15 km altitudine, radiația cosmică bombardează zi de zi, dintotdeauna, atomii de azot, dînd un bobîrnac cîte unui proton din nucleele lor (care au cîte șapte protoni și șapte neutroni) și transformîndu l într-un neutron, încît atomul respectiv de azot (N14) devine acum cu totul altceva, un simpatic Tănase, adică un atom de carbon (C14), cam dezechilibrat, cu doar șase protoni, însă opt neutroni. Cîndva, într-o miercuri, unul din neutronii din atomul de carbon radioactiv se va transforma într-un proton și atomul va deveni un atom de azot (N14), care, ca orice atom stabil, va dura pentru totdeauna, așa, ca supărarea românilor. Chiar în clipa asta ați respirat și, cum trei sferturi din aerul pe care l-ați tras în piept sînt atomi de azot, puteți fi siguri că printre ei sînt mulți foști atomi radioactivi de carbon. Cînd anume se va întîmpla transformarea cutărui C14 în N14 nu se știe, dar se știe sigur că dacă ne referim la un număr imens de atomi de C14, cum ar fi cei dintr-o bomboană Ferrero, atunci, după 5730 de ani, jumătate din ei se vor fi transformat în N14 (adică se vor fi dezintegrat, cum zic cu afecțiune oamenii de știință). Numărul de atomi C14 din bomboană e imens doar în valoare absolută, pentru că în comparație cu atomii de carbon stabil (C12), ei sînt puțini: proporția e de un C14 la o mie de miliarde de C12.

De îndată ce atomii de C14 apar în atmosferă, ei formează molecule de dioxid de carbon care pe de-o parte se dizolvă în toate apele lumii, și pe de alta, deoarece carbonul radioactiv și cel stabil au practic același comportament chimic, ajung în plante prin fotosinteză și de-acolo în orice organism viu. Asta pentru că a evita alimentele cu carbon radioactiv în ele e chiar mai greu decît a renunța la prăjeală sau dulciuri. Nu există ființă vie fără carbon. Jumătate din greutatea lemnului uscat e dată de atomii de carbon. A cincea parte din greutatea oamenilor pe care îi iubim e dată de atomii lor de carbon.

Pe scurt, în clipa în care un organism moare și nu mai e angajat în schimburi biochimice cu mediul, cantitatea de C14 din el nu se mai poate împrospăta. Numărul de atomi de radiocarbon dintr-un os, de pildă, începe să scadă: după 83 de ani de la moartea organismului, 1% din atomii lui de C14 se vor fi dezintegrat, în următorii 83 se mai duc 1% din cei rămași etc. Cu cît un obiect începe să se apropie de vîrsta de 5730 de ani, cum ar fi cazul celor din, să zicem, mormintele primilor faraoni egipteni, cu atît proporția C14/C12 tinde să fie jumătate din cea normală. S-o iau altfel. Într-un eșantion de un miligram de lemn modern contăm pe patru milioane de atomi de carbon radioactiv (fiindcă îmi desfășor activitatea științifică în bucătărie, nu garantez că numărătoarea e chiar exactă). Dacă am mai găsi în el doar două milioane în loc de patru, lemnul respectiv ar fi cam de la începuturile Sumerului, adică de-acum atîția ani cît e perioada de înjumătățire a C14. Vorbesc de lemn, dar același principiu funcționează și pentru corn, mătase sau fildeș, deși nu și pentru bronz sau granit, care nu sînt organice.

Dincolo de 50-60.000 de ani vechime, nu mai e suficient C14 în eșantion ca să mai poată fi măsurat (cel puțin cu tehnologia existentă joia trecută, cînd am predat acest articol). Sare însă în ochi bafta extraordinară, pentru arheologie și știință în general, că timpul de înjumătățire al C14 este taman atît cît trebuie ca să acopere exact partea cea mai plină de evenimente a trecutului uman. (Timpul de înjumătățire pentru atomul de uraniu 235 – care prin dezintegrare devine plumb 207 – este de 704 milioane de ani, OK pentru vîrste geologice, dar nu prea folositor ca să măsurăm vîrsta primilor cartofi cultivați în Anzi).

Posibile ambiguități legate de datarea cu C14 țin mai întîi de metoda însăși. Concentrația de C14 în organismele vii nu e de fapt chiar aceeași în toate timpurile istorice și nici în toată biosfera. De pildă, durează cam o mie de ani ca apa de la fundul oceanului să primească C14 proaspăt de la suprafață (prin curenți, mișcare browniană, cai de mare hiperactivi și alte mijloace), iar testele nucleare au dublat cantitatea de C14 din atmosferă. Alte probleme țin de interpretarea rezultatelor. E posibil ca o casă preistorică să fie construită din lemnul unui copac care a trăit 800 de ani și apoi a mai stat 200 de ani în deșert pînă să fie folosit. Fiecare inel al copacului are o vîrstă C14 diferită, pentru că doar inelul de creștere curentă încorporează radiocarbon. Există deci posibilitatea să obții, din două probe prost alese, două date, una de tipul 2100-1900 î.Hr., alta de tipul 1600-1400 î.Hr., cînd de fapt casa a fost construită și locuită propriu-zis la 1000 î.Hr. Toate astea sînt, în ansamblu, ușor de corectat sau evitat, așa că datarea cu C14 rămîne unul din cei mai buni prieteni ai omului sau, mai corect spus, ai formelor instabile de viață umană care se ocupă cu arheologia. 

Cătălin Pavel este arheolog și scriitor. Cea mai recentă carte publicată este romanul Chihlimbar, Polirom, 2017.

Foto: fildeş din sec. XV-XVI, Africa de Vest