Aunque parezca una locura, hubo una época en la que Estados Unidos, la Unión Soviética y otros países probaban armas nucleares haciéndolas explotar en la atmósfera. Desde 1945 hasta 1963, cuando finalmente se prohibieron estas pruebas por un tratado internacional, se detonaron más de 500 bombas nucleares, liberando una lluvia radiactiva que se extendió por todo el planeta, causando daños al medio ambiente y a la salud humana.
Por ejemplo, todas las personas nacidas en Estados Unidos después de 1951 han estado expuestas a la lluvia radiactiva, y para algunas de ellas ha supuesto un mayor riesgo de cáncer de tiroides, según los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) de Estados Unidos.
Pero para los científicos esa lluvia radiactiva también ha proporcionado una importante herramienta de medición. Las pruebas provocaron lo que se conoce como el pulso de la bomba del 14C, debido al aumento de la concentración atmosférica de carbono-14, un isótopo del carbono que también se produce de forma natural. El exceso de carbono-14 se distribuyó por toda la atmósfera de la Tierra, alcanzando su punto máximo en 1963, cuando entró en vigor la prohibición de las pruebas.
Esa radiactividad, que ha ido disminuyendo gradualmente desde la década de 1960, ha sido absorbida por las plantas, los animales y las personas, creando una especie de sello de tiempo que ha permitido a los investigadores medir cuándo ocurren las cosas, desde la longevidad de los tiburones blancos hasta el crecimiento del cartílago de la rodilla humana e incluso las células del cerebro. También ha permitido a los investigadores forenses estimar la edad y el año de la muerte de los restos humanos con una precisión mucho mayor de la que era posible anteriormente.
Cómo funciona la datación por radiocarbono
Según Thomas D. Holland, la utilización del pulso de la bomba es un avance respecto a la datación por radiocarbono convencional, que utiliza el 14C natural. Es profesor de investigación y director del Instituto Forense de Investigación y Educación de la Universidad Estatal de Middle Tennessee.
“La datación por radiocarbono ha sido durante mucho tiempo un pilar de los arqueólogos”, explica Holland por correo electrónico. “Todos los seres vivos absorben carbono durante la vida. Esto incluye la forma más común del átomo -el carbono-12 (12C)- así como la forma radiactiva del carbono-14 (14C)”.
Ambas formas isotópicas existen en una proporción conocida, que se refleja en el carbono de los tejidos orgánicos. Cuando un organismo muere, deja de absorber carbono y los átomos inestables de carbono-14 comienzan a decaer con una vida media conocida de aproximadamente 5.700 años. “Esto da lugar a que la relación entre el carbono inestable 14C y el estable 12C disminuya a un ritmo predecible”, afirma Holland, “y esta relación decreciente permite “datar” las sustancias orgánicas con cierta precisión.”
La gran limitación de la datación por radiocarbono siempre ha sido el rango de error, según Holland. “Las fechas estimadas, derivadas de la desintegración radiactiva del 14C, tienen un rango de error más-menos basado en el tamaño y la calidad de la muestra”, dice. “Generalmente, los rangos de error para una buena muestra no son más que unos pocos cientos de años, lo que para la mayoría de los propósitos arqueológicos es insignificante, haciendo de la datación por carbono una herramienta valiosa en el conjunto de herramientas arqueológicas”.
Sin embargo, este problema del rango de error presenta una verdadera limitación cuando el material que se está datando puede tener menos de 100 años de antigüedad, por ejemplo, restos humanos encontrados enterrados en algún lugar o recuperados de un lago.
“Un esqueleto encontrado enterrado en el bosque puede ser la víctima de un asesinato reciente, o puede representar a un antiguo colono de la zona”, afirma Holland. “La datación por radiocarbono tradicional puede permitir una estimación puntual del año de muerte de la persona, pero si va acompañada de un rango de error de más-menos 200 años, hace que la estimación sea poco útil, al menos en contextos forenses”.
Esto se debe a que el 14C que se produce de forma natural en la atmósfera se da en una cantidad relativamente constante, ya que la radiación cósmica que incide en la atmósfera para crear el isótopo es relativamente constante.
El pulso de la bomba cambió la datación por radiocarbono
Sin embargo, el pulso de la bomba no es constante.
“En los 13 años en que se realizaron pruebas [de bombas nucleares] sobre la superficie, la cantidad relativa de 14C en la atmósfera casi duplicó el nivel normal”, explica Holland. “Visto en un gráfico longitudinal, la cantidad total de 14C presente en la atmósfera muestra un pulso dramático a finales de 1963, seguido de un descenso gradual de aproximadamente el 4 por ciento al año a medida que el 14C ‘artificial’ creado por la bomba es absorbido fuera de la atmósfera por los seres vivos y el océano.”
Eso significa que si ese esqueleto encontrado en el bosque no muestra la presencia de grandes cantidades de carbono-14, es una indicación bastante buena de que data de antes de 1950. Pero si hay pruebas de los efectos del pulso de la bomba, es posible que los forenses determinen que los huesos pertenecen a una persona que murió en algún momento entre 1950 y el presente.
“Además, como el gráfico del 14C atmosférico muestra una pendiente brusca y ascendente, que comienza con la primera prueba [de la bomba nuclear] en 1950 y alcanza su punto máximo a finales de 1963 (cuando se firmó el tratado de prohibición de las pruebas), y luego una curva de absorción más gradual que continúa hasta el presente, puede ser posible “afinar” la fecha de la muerte de los individuos que murieron después de 1950″, dice Holland.
Al examinar los tejidos orgánicos con diferentes tasas de crecimiento y “recambio”, como las uñas y el pelo en relación con el hueso, los científicos pueden estimar en qué punto de la pendiente descendente del pulso de la bomba se encuentra la muestra y especular una edad.
“Los tejidos que se remodelan lentamente, como el hueso, que puede tardar años en renovarse, reflejarán una mayor concentración de 14C de la bomba que los tejidos, como el pelo, que reflejarán el 14C absorbido más cerca del momento de la muerte y, por tanto, más abajo en la pendiente descendente”, dice Holland. “Esto puede dar lugar a estimaciones del año de la muerte en un plazo de uno a cinco años”.
Los niveles de carbono 14 en las uñas, por ejemplo, pueden ayudar a los científicos a determinar el año de la muerte con una precisión del 91%, según un estudio de 2022 publicado en Journal of Forensic and Legal Medicine.
¿Qué más pueden datar los científicos con el pulso de la bomba?
Pero el pulso de bomba no sólo es útil para datar cuerpos humanos. Thure E. Cerling, presidente del departamento de geología y geofísica y profesor distinguido tanto de ciencias biológicas como de geología y física de la Universidad de Utah, utilizó el pulso de bomba en este estudio de 2016 sobre la caza furtiva en el comercio de marfil.
“Descubrimos que la mayoría del marfil incautado por los funcionarios de aduanas en ese estudio había sido matado menos de tres años antes de la incautación, por lo que no se trataba de muestras de almacenamiento de larga duración, y por lo tanto casi todo el marfil que se confiscaba (y presumiblemente también en el comercio de marfil) era de animales matados muy recientemente”, explica Cerling por correo electrónico. “No se trata de ‘marfil antiguo'”.
Cerling señala que uno de sus colegas de la Universidad de Utah, James R. Ehleringer, ha utilizado el 14C para medir el periodo de tiempo que transcurre entre la recolección de la hoja de coca en Sudamérica y la incautación de la cocaína elaborada a partir de ella en EE.UU. Y los oceanógrafos han utilizado el 14C para determinar cómo absorben los océanos el CO2, dice.
El principal problema para los científicos es que el pulso de la bomba sólo será útil para rastrear fechas dentro de una estrecha ventana de tiempo. “De hecho, el pulso de la bomba seguirá su curso aproximadamente en 2030 y los niveles de 14C volverán a su nivel anterior a 1950”, afirma Holland. Y algunos estudios muestran que la quema de combustibles fósiles sólo podría acelerar este plazo.