Martin Kamen había trabajado durante tres días y tres noches sin dormir. El químico estadounidense estaba terminando un proyecto en el que él y un colega, Sam Ruben, habían bombardeado un trozo de grafito con partículas subatómicas. El objetivo de su trabajo era crear nuevas formas de carbono, que podrían tener usos prácticos.,Agotado, Kamen salió tambaleándose de su laboratorio en Berkeley en California, después de haber terminado el proyecto en las primeras horas del 27 de febrero de 1940. Necesitaba desesperadamente un descanso. Arrugado, de ojos rojos y con un crecimiento de barba de tres días, parecía un desastre.

Y eso es desafortunado. La policía de Berkeley estaba buscando a un convicto fugado que acababa de cometer varios asesinatos. Así que cuando vieron al Kamen descuidado lo recogieron rápidamente, lo metieron en la parte trasera de su coche patrulla y lo interrogaron como sospechoso de asesinato.,

así, una de las investigaciones más revolucionarias llevadas a cabo en el siglo pasado casi terminó al nacer cuando uno de sus científicos principales fue acusado de asesinato. Fue solo cuando los testigos dejaron en claro que Kamen no era el hombre que perseguía la policía que fue puesto en libertad y se le permitió regresar al laboratorio de radiación de la Universidad de California para ver el trozo de grafito que él y Ruben habían estado irradiando.,

no les tomó mucho tiempo darse cuenta de que habían producido una sustancia con propiedades notables, una que desde entonces ha transformado una gran cantidad de diferentes campos científicos y continúa ayudando a los científicos a hacer grandes descubrimientos. Al irradiar grafito, habían creado carbono-14.

Martin Kamen in 1939., Fotografía: US National Archives Public Domain Archive

«esa noche y mañana sombría del 27 de febrero de 1940 comenzó una revolución en fisiología, bioquímica, Arqueología, geología, biomedicina, Oceanografía, paleoclimatología y Antropología, así como en Química nuclear», dice el investigador ambiental John Marra, autor del Recién publicado Hot Carbon: Carbon-14 and a Revolution in Science. «El carbono-14, quizás el isótopo más importante para la vida en la Tierra, ‘nació’.»

El carbono-14 tiene seis protones y ocho neutrones en su núcleo., Por el contrario, la mayor parte del carbono en nuestros cuerpos y en el mundo exterior, conocido como carbono-12, tiene seis protones y seis neutrones. Crucialmente, esos dos neutrones extra hacen que el núcleo de un átomo de carbono-14 sea inestable de modo que se descompone radioactivamente en un átomo de nitrógeno. Más importante aún, estas desintegraciones son relativamente poco frecuentes, por lo que es posible medir los cambios en una muestra de carbono durante decenas de miles de años. (Véase el recuadro INFRA.)

«El carbono es de lo que estamos hechos», dice Marra, quien es profesora de Ciencias de la tierra y ambientales en Brooklyn College, Nueva York. «El carbono es vida., Es fundamental también para cómo vivimos, cómo la Tierra es habitable-casi todo. Y desde el descubrimiento de un radioisótopo de carbono de larga vida, tenemos una herramienta increíble para profundizar en casi todos los aspectos de la existencia en la Tierra, y quizás en el universo.»

como Marra revela en esta notable historia del carbono-14, los científicos rápidamente se dieron cuenta de que el isótopo debe afectar a los seres vivos hoy en día. Los rayos cósmicos azotan la atmósfera superior y envían cascadas de neutrones a través del aire, calcularon., Estos neutrones golpean átomos de nitrógeno, el componente principal de la atmósfera de la Tierra, y transforman algunos en átomos de carbono-14. A su vez, estos átomos se combinan con el oxígeno para crear dióxido de carbono radiactivo que es absorbido por las plantas, que luego son comidos por los animales. «Cada ser vivo en la Tierra se vuelve radiactivo, aunque sea ligeramente», dice Marra.

y se dio cuenta de Willard Libby de la Universidad de Chicago que la radiactividad generada por el carbono-14 podría ser explotada con tremenda ventaja., Un químico que había trabajado en el Proyecto Manhattan para construir la primera bomba atómica, Libby se dio cuenta de que cuando un organismo muere, dejará de absorber carbono, incluido el carbono-14, y su almacenamiento existente de este último se descompondrá lentamente. Por lo tanto, al medir la radiactividad de una muestra tomada del organismo, su contenido de carbono-14 podría estimarse y la fecha de su hora de muerte podría medirse. Las ciencias de la arqueología y la paleontología se revolucionó.

un problema importante tuvo que ser superado, sin embargo., El carbono-14 solo existe en niveles muy bajos en el tejido de animales y plantas recientemente fallecidos: aproximadamente uno en un billón de sus átomos de carbono son carbono-14. Por el contrario, la radiación natural de fondo-del torio y el uranio en las rocas y otras fuentes-es mucho, mucho más alta. ¿Cómo podrían los investigadores separar la débil señal de carbono-14 de este abrumador ruido de fondo?

Libby resolvió el problema protegiendo cuidadosamente sus detectores y desarrollando formas de desconectar cualquier radiación que llegara a las paredes de su dispositivo., Luego recurrió al gas metano, que contiene carbono, para proporcionar la validación final de su técnica, comparando muestras de dos fuentes muy diferentes. Una muestra fue extraída del gas natural, un combustible fósil cuyo carbono-14 debería haber decaído hace mucho tiempo. El segundo vino del sistema de alcantarillado de la ciudad de Baltimore y fue extraído de excrementos humanos. Debería ser rico en carbono-14, habiendo sido producido por humanos, razonó Libby.

Y eso es exactamente lo que encontró. El metano antiguo no tenía carbono-14., Por el contrario, el metano recién excretado por los humanos era relativamente rico en el isótopo. Como dice Marra: «los desechos humanos de las líneas de alcantarillado enviaron a la ciencia hacia adelante.»

Libby luego proporcionó la prueba final de su tecnología de datación midiendo la radiactividad-y, por inferencia ,la edad-de una serie de muestras orgánicas de la antigüedad conocida: madera del barco funerario Egipcio de Sesostris III, lino que había envuelto un rollo del Mar Muerto y un panecillo que había sido «cocinado» en la erupción volcánica que enterró Pompeya. Sus resultados coincidían perfectamente con las fechas conocidas de los artículos que había escaneado.,

fue una brillante empresa por la que Libby fue galardonado con el Premio Nobel de química en 1960, aunque tuvo suerte en un sentido. Libby supuso que la tasa de producción de carbono-14 en la atmósfera había sido constante durante las últimas decenas de miles de años. De hecho, ha variado bastante ampliamente, gracias a los cambios en la actividad de las manchas solares, las pruebas de bombas nucleares atmosféricas y el aumento de las emisiones de dióxido de carbono de los combustibles fósiles. Estos tienen que ser tomados cuidadosamente en cuenta al estimar las edades, los científicos ahora se dan cuenta, aunque la base subyacente de la datación por radiocarbono sigue siendo sólida.,

Willard Libby recibe el Premio Nobel de química, diciembre de 1960. Fotografía: Bettmann Archive

Más recientemente, la datación por radiocarbono ha cambiado de simplemente medir la radiactividad emitida por los núcleos de carbono-14 a contar directamente los números de átomos del isótopo en una muestra. Esto se hace utilizando una técnica llamada espectrometría de masas aceleradora (AMS), que ha permitido a los científicos fechar huesos, artefactos y otros elementos a base de carbono de la muestra más pequeña. «Este fue un gran avance», dice Marra., «En lugar de gramos de material para analizar, el AMS requiere solo miligramos.»

de esta manera, los desarrolladores de AMS desencadenaron una revolución de las citas que comenzó en los años 60 y desde entonces «marcó el comienzo de una revolución de ‘Nueva Arqueología'», dice Marra. Un ejemplo relacionado con el uso del carbono-14 resultó en el vuelco de la idea de que las culturas del pasado de Europa occidental habían dependido de prácticas e ideas que comenzaron en el Oriente Medio y se diseminaron lentamente hacia el oeste con la expansión de la agricultura., La datación por radiocarbono reveló una imagen muy diferente y mostró que las culturas neolíticas de Gran Bretaña, Francia y Europa central deben haber evolucionado de forma independiente.

más tarde, la técnica fue utilizada por laboratorios en Gran Bretaña, Suiza y Estados Unidos hasta la fecha el lino utilizado para tejer la Sábana Santa de Turín. Esta tela, marcada con la imagen negativa de un hombre barbudo, fue considerada por algunos como el sudario funerario en el que Jesús fue envuelto después de la crucifixión. Usando solo unos pocos fragmentos de tela, los científicos lo fecharon en 1260-1390ad.,

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a lo largo de los años, los usos del carbono-14 se han extendido mucho más allá de la datación de artefactos antiguos. Los fármacos pueden etiquetarse con carbono-14 y seguirse a medida que pasan por el cuerpo para probar su seguridad y eficacia. Otros investigadores han utilizado el isótopo para rastrear la forma en que las plantas convierten el dióxido de carbono en azúcar, revelando los intrincados procesos que sustentan la fotosíntesis.,

Además, el carbono-14 ha sido explotado para estudiar el plancton y otras formas de vida marina, revelando cómo las aguas de los océanos circulan en una gran red interconectada de corrientes que barren alrededor del planeta. «El contenido de carbono de un pez registrará lo que ha estado comiendo, lo que a su vez reflejará la química del agua circundante, que estará influenciada por cómo se ha mezclado el océano», dice Marra., Para una buena medida, el carbono – 14 ahora está jugando un papel importante en el descubrimiento de cómo los climas han cambiado en la Tierra durante decenas de miles de años, trabajo de inmensa importancia mientras los científicos luchan por entender cómo el aumento de las emisiones de carbono ahora está desencadenando un peligroso calentamiento global.

«hemos adquirido una comprensión sustancial sobre el mundo natural en los últimos 60 a 70 años, en gran parte debido al carbono-14», dice Marra. Ciertamente, es difícil exagerar el impacto que ha tenido en la ciencia. Sin embargo, sus descubridores, Kamen y Ruben, a ambos les fue mal a raíz de su avance.,

Kamen, que provenía de una familia de emigrados lituanos y bielorrusos, despertó la sospecha de las fuerzas de seguridad estadounidenses después de que Estados Unidos entrara en la Segunda Guerra Mundial y fue observado cenando con funcionarios consulares soviéticos. Fue sumariamente despedido de su laboratorio y su pasaporte fue confiscado. Kamen fue llevado más tarde ante el Comité de Actividades Antiestadounidenses de la Cámara de Representantes en 1948, acusado de pasar secretos a los soviéticos. No fue hasta el final del siglo, que su reputación fue rehabilitado.

Rubén había incluso peor suerte., Después de Pearl Harbor, comenzó la investigación sobre los efectos fisiológicos del gas fosgeno, un arma química. Durante una prueba, una ampolla del gas se rompió y fue rociado con fosgeno. Murió unas horas después.

si la historia del carbono-14 es uno de los ejemplos notables del progreso científico en el siglo XX, el triste destino de dos de sus principales actores es un signo de los tiempos turbulentos en los que vivieron.

• Hot Carbon: Carbon-14 and a Revolution in Science by John Marra is published by Columbia University Press (£27). Para solicitar una copia, vaya a guardianbookshop.com., Free UK p&p en todos los pedidos en línea de más de £15

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