Martin Kamen tinha trabalhado durante três dias e três noites sem dormir. O químico dos EUA estava a terminar um projecto no qual ele e um colega, Sam Ruben, bombardearam um pedaço de grafite com partículas subatómicas. O objetivo de seu trabalho era criar novas formas de carbono, que poderiam ter usos práticos.,

exausto, Kamen cambaleou para fora de seu laboratório em Berkeley, na Califórnia, tendo terminado o projeto nas primeiras horas de 27 de fevereiro de 1940. Ele precisava desesperadamente de uma pausa. Rumpled, red eyed and with a three-day growth of beard, he looked a message.

e isso foi lamentável. A polícia de Berkeley estava à procura de um fugitivo que tinha acabado de cometer vários assassinatos. Então, quando viram o Kamen despenteado, apanharam-no, enfiaram-no na traseira do carro-patrulha e interrogaram-no como suspeito de homicídio.,assim, uma das mais revolucionárias peças de pesquisa realizadas no século passado foi quase terminada no nascimento quando um de seus principais cientistas foi acusado de assassinato. Foi apenas quando testemunhas deixaram claro que Kamen não era o homem que a polícia estava depois que ele foi liberado e permitido voltar para o Laboratório de radiação da Universidade da Califórnia para olhar para o pedaço de grafite que ele e Ruben estavam irradiando.,não demorou muito a perceber que tinham produzido uma substância com propriedades notáveis, que desde então transformou uma série de diferentes campos científicos e continua a ajudar os cientistas a fazer grandes descobertas. Irradiando grafite, criaram carbono-14.

Martin Kamen in 1939., Fotografia: NOS Arquivos Nacionais de Domínio Público de Arquivo

“Que triste a noite e manhã de 27 de fevereiro de 1940 iniciou-se uma revolução na fisiologia, a bioquímica, a arqueologia, a geologia, a biomedicina, a oceanografia, palaeoclimatology e antropologia, bem como nuclear química”, diz o ambiente do pesquisador João Marra, autor do recém-publicado Quente de Carbono: o Carbono-14 e uma Revolução na Ciência. “Carbono-14, talvez o isótopo mais importante da vida na Terra, nasceu.”

carbono-14 tem seis protões e oito neutrões no seu núcleo., Em contraste, a maior parte do carbono em nossos corpos e no mundo exterior, conhecido como carbono-12, tem seis prótons e seis nêutrons. Crucialmente, esses dois nêutrons extra tornam o núcleo de um átomo de carbono-14 instável para que ele decaia radioativamente em um átomo de nitrogênio. Mais importante ainda, estes decaimentos são relativamente raros, de modo que é possível medir mudanças em uma amostra de carbono ao longo de dezenas de milhares de anos. (Ver caixa abaixo.)

“Carbon is what we are made of,” says Marra, who is professor of earth and environmental sciences at Brooklyn College, New York. “Carbono é vida., É fundamental também para a forma como vivemos, como a terra é habitável – praticamente tudo. E desde a descoberta de um radioisótopo de carbono de longa duração, temos uma ferramenta incrível para mergulhar em quase todos os aspectos da existência na terra-e talvez no universo.”

como Marra revela nesta notável história do carbono-14, Os cientistas rapidamente perceberam que o isótopo deve afetar seres vivos hoje. Os raios cósmicos destroem a atmosfera superior e enviam cascatas de neutrões pelo ar, calcularam., Estes nêutrons atingem átomos de nitrogênio, o principal componente da atmosfera da terra, e transformam alguns em átomos de carbono-14. Por sua vez, estes átomos combinam-se com oxigénio para criar dióxido de carbono radioactivo que é absorvido pelas plantas, que são então consumidas pelos animais. “Todos os seres vivos na Terra tornam-se assim radioactivos, embora ligeiramente”, diz Marra.e ocorreu em Willard Libby da Universidade de Chicago que a radioatividade gerada pelo carbono-14 poderia ser explorada a tremenda vantagem., Um químico que trabalhou no Projeto Manhattan para construir a primeira bomba atômica, Libby percebeu que quando um organismo morre, ele vai parar de absorção de carbono, incluindo o carbono-14, e o seu armazenamento existente do último vai lentamente decadência. Assim, medindo a radioatividade de uma amostra retirada do organismo, seu teor de carbono-14 pode ser estimado e a data de sua hora de morte pode ser medida. As ciências da arqueologia e paleontologia estavam prestes a ser revolucionadas.

um problema importante teve que ser superado, no entanto., Carbono-14 existe apenas em níveis muito baixos no tecido de animais e plantas recentemente falecidos: cerca de um em um trilhão de seus átomos de carbono são carbono-14. Em contraste, a radiação de fundo natural – do tório e urânio em rochas e outras fontes – é muito, muito maior. Como é que os investigadores podem separar o sinal fraco do carbono-14 deste ruído de fundo esmagador?Libby resolveu o problema protegendo cuidadosamente seus detectores e desenvolvendo formas de desligar qualquer radiação que a atravessasse até as paredes de seu dispositivo., Em seguida, ele se voltou para o gás metano, que contém carbono, para fornecer a validação final de sua técnica, comparando amostras de duas fontes muito diferentes. Uma amostra foi extraída do gás natural, um combustível fóssil cujo carbono-14 devia ter decaído há muito tempo. O segundo veio da rede de esgotos da cidade de Baltimore e foi extraído de excrementos humanos. Deve ser rico em carbono-14, tendo acabado de ser produzido por humanos, Libby raciocinou.

e foi exactamente isso que ele encontrou. O metano antigo não tinha carbono-14., Em contraste, o metano recentemente excretado pelos seres humanos era relativamente rico no isótopo. Como Marra diz: “o lixo humano dos esgotos enviou a ciência para a frente.”

Libby então forneceu a prova final de sua tecnologia de datação, medindo a radioatividade – e, por inferência, a idade – de uma série de amostras orgânicas da antiguidade conhecida: madeira do navio funerário Egípcio Sesostris III, linho que tinha envolto um pergaminho do Mar Morto e um rolo de pão que tinha sido “cozido” na erupção vulcânica que enterrou Pompeia. Os resultados coincidiam perfeitamente com as datas conhecidas dos itens que ele digitalizou.,foi um empreendimento brilhante pelo qual Libby recebeu o Prêmio Nobel de química em 1960, embora ele tenha tido sorte em um sentido. Libby assumiu que a taxa de produção de carbono-14 na atmosfera tinha sido constante nos últimos dezenas de milhares de anos. Na verdade, tem variado bastante, graças a mudanças na atividade de manchas solares, testes de bombas nucleares atmosféricas e aumento das emissões de dióxido de carbono dos combustíveis fósseis. Estes têm que ser levados em conta cuidadosamente ao estimar as idades, os cientistas agora percebem, embora a base subjacente da datação por radiocarbono permanece sólida.,

Willard Libby recebeu o Prêmio Nobel de química, dezembro de 1960. Fotografia: Arquivo Bettmann

Mais recentemente, a datação por radiocarbono mudou de simplesmente medir a radioatividade emitida por carbono-14 núcleos diretamente a contagem de números de átomos do isótopo em uma amostra. Isto é feito usando uma técnica chamada espectrometria de massa do acelerador (AMS), que permitiu aos cientistas datarem ossos, artefatos e outros itens baseados em carbono da amostra mais pequena. “Isto foi um grande avanço”, diz Marra., “Em vez de gramas de material para analisar, AMS requer apenas miligramas.”

desta forma, os desenvolvedores da AMS desencadearam uma revolução de datação que começou nos anos 60 e desde então “inaugurou uma revolução de ‘Nova Arqueologia'”, diz Marra. Um exemplo envolvendo o uso do carbono-14 resultou na derrubada da ideia de que as culturas da Europa ocidental do passado dependeram de práticas e ideias que começaram no Oriente Médio e lentamente se disseminaram para o Ocidente com a expansão da agricultura., A datação por radiocarbono revelou uma imagem muito diferente e mostrou que as culturas Neolíticas da Grã-Bretanha, França e Europa central devem ter evoluído de forma independente.mais tarde, a técnica foi usada por laboratórios na Grã-Bretanha, Suíça e Estados Unidos até a data, o linho usado para tecer o Sudário de Turim. Este pano, marcado com a imagem negativa de um homem barbudo, foi acreditado por alguns como a mortalha em que Jesus foi embrulhado após a crucificação. Usando apenas alguns fragmentos de tecido, os cientistas dataram-no para 1260-1390AD.,

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ao longo dos anos, as utilizações do carbono-14 têm-se espalhado muito para além da datação de artefactos antigos. Os medicamentos podem ser rotulados com carbono-14 e seguidos à medida que passam pelo corpo, a fim de testar a sua segurança e eficácia. Outros pesquisadores têm usado o isótopo para rastrear a forma como as plantas convertem dióxido de carbono em açúcar, revelando os processos intrincados subjacentes à fotossíntese.,

além disso, o carbono-14 foi explorado para estudar plâncton e outras formas de vida marinha, revelando como as águas dos oceanos circulam em uma grande rede interligada de correntes que varrem o planeta. “O teor de carbono de um peixe registrará o que tem comido, o que, por sua vez, refletirá a química da água circundante, que será influenciada pela forma como o oceano se misturou”, diz Marra., Para uma boa medida, o carbono-14 está agora a desempenhar um papel importante na descoberta de como os climas mudaram na terra ao longo de dezenas de milhares de anos, trabalho de imensa importância à medida que os cientistas lutam para entender como o aumento das emissões de carbono estão agora a provocar um perigoso aquecimento global.

“Nós adquirimos compreensão substancial sobre o mundo natural nos últimos 60 a 70 anos, em grande parte por causa do carbono-14”, diz Marra. Certamente, é difícil exagerar o impacto que teve na ciência. No entanto, os seus descobridores, Kamen e Ruben, saíram-se mal na sequência do seu avanço.,Kamen, que veio de uma família de emigrados lituanos e bielorrussos, despertou a suspeita das forças de segurança dos EUA após os EUA entrarem na Segunda Guerra Mundial e foi observado jantando com funcionários consulares soviéticos. Foi sumariamente despedido do Laboratório e o passaporte foi apreendido. Kamen foi mais tarde trazido perante a Câmara Comitê de atividades não-americanas em 1948, acusado de passar segredos para os soviéticos. Só no final do século é que a sua reputação foi reabilitada.

Ruben teve ainda pior sorte., Depois de Pearl Harbor, ele começou a pesquisa sobre os efeitos fisiológicos do gás fosgênio, uma arma química. Durante um teste, uma ampola do gás partiu-se e ele foi pulverizado com fosgénio. Morreu algumas horas depois.se a história do carbono-14 é um dos exemplos notáveis de progresso científico no século XX, o triste destino de dois dos seus principais actores é um sinal dos tempos turbulentos em que viveram.

• Hot Carbon: Carbon-14 and a Revolution in Science by John Marra is published by Columbia University Press (£27). Para pedir uma cópia ir para guardianbookshop.com., Grátis PORTUGAL p&p em todas as encomendas on-line mais de £15

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