Clair Cameron Patterson (2 de junio de 1922 – 5 de diciembre de 1995) [1] fue un geoquímico estadounidense . Nacido en Mitchellville , Iowa , Patterson se graduó en el Grinnell College . Posteriormente recibió su doctorado en la Universidad de Chicago y pasó toda su carrera profesional en el Instituto Tecnológico de California (Caltech).
En colaboración con George Tilton , Patterson desarrolló el método de datación plomo-plomo a partir de los procedimientos establecidos para la datación uranio-plomo . Utilizando datos isotópicos de plomo del meteorito Canyon Diablo , calculó una edad para la Tierra de 4.550 millones de años, una cifra mucho más precisa que las estimaciones existentes en ese momento y que ha permanecido prácticamente indiscutida desde 1956.
Patterson se topó por primera vez con la contaminación ubicua por plomo a finales de los años 40, cuando era estudiante de posgrado en la Universidad de Chicago. Más tarde, su trabajo sobre este tema condujo a una reevaluación total (en Estados Unidos y en todo el mundo) del crecimiento no regulado de las concentraciones de plomo industrial en la atmósfera y en el cuerpo humano. Su activismo sobre este problema resultó fundamental en la prohibición de la "gasolina con plomo" , así como de la "soldadura con plomo" en las latas de alimentos .
Patterson nació en Mitchellville, Iowa . Su padre era cartero, su madre era miembro de la junta escolar local. Tenía dos hermanos, un hermano y una hermana. [1] [2] Desde muy joven desarrolló una curiosidad intelectual [2] y en 1939 se graduó de la escuela secundaria a los 16 años. Luego asistió al cercano Grinnell College, donde conoció a su futura esposa, Lorna (Laurie) McCleary, y se graduó con un título en química en 1943. [1] [3] Ambos estudiantes asistieron a la escuela de posgrado en la Universidad de Iowa , donde completó una maestría en espectroscopia molecular y se casaron en 1944. [4] Ambos fueron empleados en el Proyecto Manhattan como civiles, primero en la Universidad de Chicago y luego en Oak Ridge, Tennessee , donde se especializó en espectrometría de masas . [4] [5]
Después de la Segunda Guerra Mundial , los Patterson regresaron a Chicago, donde Laurie trabajó como espectroscopista infrarrojo y apoyó a Patterson mientras estudiaba para su doctorado en la Universidad de Chicago con Harrison Brown . Mientras realizaba experimentos en un antiguo laboratorio, Patterson descubrió la presencia generalizada de plomo como contaminante en todo el laboratorio, incluso en su propio cabello . (Este tema, la presencia de plomo en la atmósfera y el medio ambiente, se convirtió en un foco de estudio más adelante en su carrera. Su trabajo posterior produjo resultados impactantes que mostraban la presencia ubicua de plomo tóxico en el medio ambiente en general). [6] Después de un año postdoctoral en Chicago, en 1952 Patterson se mudó con Brown al Instituto de Tecnología de California en Pasadena, California , específicamente a la (ahora) División de Ciencias Geológicas y Planetarias, donde sirvieron como miembros fundadores del nuevo programa de geoquímica de Caltech. [4] Permaneció en Caltech por el resto de su vida. Él y Laurie tuvieron cuatro hijos. [7]
El trabajo de posdoctorado de Patterson en la Universidad de Chicago estuvo a cargo de Harrison Brown , quien lo asoció con George Tilton para estudiar el envejecimiento geológico de los cristales de circón . El circón es extremadamente útil para la datación geológica: cuando se forma, recoge pequeñas imperfecciones de uranio, pero nunca plomo. De ello se deduce que si el plomo está presente en el circón, debe haber provenido de la descomposición del uranio presente. (El proceso se conoce como datación U-Pb ). El equipo midió las concentraciones y composiciones isotópicas de elementos extraños dentro del circón. Tilton midió el uranio y Patterson los tipos y cantidades de plomo. [8] El objetivo de Patterson era calcular la composición del plomo primordial en la Tierra. Entonces sería posible calcular la edad de la Tierra y, a su vez, del sistema solar utilizando las mismas técnicas en meteoritos . [ cita requerida ]
Después de comenzar su trabajo en 1948, Patterson pronto se dio cuenta de que sus muestras de plomo estaban contaminadas. Se conocía la edad de la roca ígnea de la que provenía el circón, y las mediciones de uranio de Tilton coincidían con lo que se esperaba en el circón a esa edad en particular; pero los datos de Patterson generalmente estaban sesgados por "demasiado" plomo. [8] Después de seis años, el equipo publicó un artículo sobre métodos para determinar las edades de los cristales de circón y Patterson obtuvo su doctorado, pero no estaban más cerca de determinar la edad de la Tierra. [ cita requerida ]
Brown recibió una subvención de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos para continuar trabajando en la datación de la Tierra, pero lo más importante es que fue seleccionado para encargar un nuevo espectrómetro de masas en Pasadena, California, en Caltech. En 1953, Brown y Patterson llegaron a Caltech, donde Patterson fue autorizado a construir su propio laboratorio desde cero. Procedió a asegurar todos los puntos de entrada del aire y otros contaminantes. Limpió con ácido todos los aparatos e incluso destiló todos los productos químicos que le enviaron. En esencia, Patterson creó una de las primeras salas blancas de laboratorio , aquí para evitar la contaminación con plomo de su trabajo y sus datos. [8] Terminó su análisis del meteorito Canyon Diablo en 1953 y utilizó el espectrómetro de masas del Laboratorio Nacional Argonne sobre plomo aislado de meteoritos de hierro para recopilar datos sobre la abundancia de isótopos de plomo. Con los nuevos datos, publicó "La edad de los meteoritos y la Tierra" en 1956, el primer artículo que explicaba la edad "real" de la acreción del sistema solar como 4.550 Gy ± 70 My; [9] [10] [11] [12] una cifra que ha permanecido en gran medida indiscutida desde entonces.
Antes de su artículo, se creía que la Tierra tenía alrededor de 3.300 millones de años. Patterson compartió generosamente el crédito por el trabajo con sus colegas. [13]
La capacidad de Patterson para aislar cantidades de plomo en niveles de microgramos de rocas ordinarias y determinar sus composiciones isotópicas le permitió analizar el plomo en muestras de sedimentos de los océanos Atlántico y Pacífico . Al derivar bases comparativas de las diferentes eras durante las cuales las masas terrestres se habían drenado hacia los océanos, demostró que el impacto del plomo antropogénico que se dispersaba en el medio ambiente era más de 100 veces la cantidad de plomo lixiviado naturalmente en el océano por las corrientes superficiales. [14] Para Patterson, el ciclo geoquímico de la Tierra para el plomo parecía estar muy desequilibrado.
Para sortear las limitaciones de los procedimientos analíticos disponibles en ese momento, Patterson desarrolló nuevos enfoques. Descubrió que al comparar metales similares, como el bario , las aguas superficiales de los océanos contenían hasta 20 veces más plomo que las aguas profundas de los océanos. [8] Esa evidencia le hizo dudar de la opinión generalizada de que las actividades antropogénicas habían aumentado las concentraciones de plomo solo en un factor de (aproximadamente) dos sobre los niveles naturales. [ cita requerida ]
Patterson volvió al problema de sus experimentos iniciales y a la contaminación que había encontrado en los blancos utilizados para el muestreo. Determinó, mediante el análisis de muestras de núcleos de hielo del Campamento Century en Groenlandia tomadas en 1964 y de la Antártida en 1965, que los niveles atmosféricos de plomo habían comenzado a aumentar de forma constante y peligrosa poco después de que se introdujera el tetraetilo de plomo (TEL), después de haber sido desarrollado para reducir el golpeteo de los motores de combustión interna . Patterson identificó entonces los combustibles para motores "con plomo" y los otros usos del plomo en la fabricación como la causa de la contaminación de sus muestras. Consciente de las importantes implicaciones para la salud pública de sus hallazgos, dedicó el resto de su vida a eliminar la introducción de plomo en el medio ambiente. [8]
En 1965, Patterson publicó su artículo Contaminated and Natural Lead Environments of Man (Entornos naturales y contaminados con plomo en el hombre ), con el que comenzó a intentar atraer la atención del público hacia el problema del aumento de los niveles de plomo en el medio ambiente, incluida la cadena alimentaria. Criticó los métodos experimentales de otros científicos y, por lo tanto, se encontró con una fuerte oposición de aquellos que entonces eran reconocidos como expertos, entre ellos Robert A. Kehoe [8] , un destacado científico y firme defensor de los fabricantes de plomo.
En su campaña para eliminar el plomo de la gasolina , Patterson se enfrentó al poder de cabildeo de la Ethyl Corporation (que empleaba a Kehoe) y al legado del difunto Thomas Midgley Jr. (que inventó el tetraetilo de plomo (TEL) y los clorofluorocarbonos ), así como a la industria de los aditivos de plomo en su conjunto. Tras sus críticas a la industria del plomo, varias organizaciones de investigación supuestamente neutrales, incluido el Servicio de Salud Pública de los Estados Unidos , le negaron contratos . [8] En 1971 fue excluido de un panel del Consejo Nacional de Investigación (NRC) sobre contaminación atmosférica por plomo, a pesar de que para entonces era el principal experto singular en el tema. [15]
Siguiendo los argumentos de Kehoe, los niveles de plomo observados en la sangre, el suelo o el aire se denominaron en general "normales", es decir, valores cercanos a la media; se supuso que, como estos niveles eran comunes, eran inofensivos. "Normal" también conlleva algo del significado de "natural". Patterson sostuvo que la palabra "normal" debería reemplazarse por "típico", y que el hecho de que un determinado nivel de plomo fuera común no significaba que fuera inofensivo. "Natural", insistió, se limitaba a las concentraciones de plomo que existían antes de que la actividad humana produjera una contaminación significativa por plomo, que en los últimos tiempos se había producido de forma generalizada, especialmente después del comienzo de la revolución industrial. [8]
En su laboratorio ultralimpio de Caltech, considerado una de las primeras salas limpias, Patterson midió las proporciones isotópicas en un entorno libre de la contaminación que confundió los hallazgos de Kehoe y otros. Mientras que Kehoe midió el plomo en trabajadores (supuestamente) "no expuestos" en una planta de TEL y entre agricultores mexicanos, Patterson estudió momias de antes de la Edad de Hierro y atún criado en aguas pelágicas . [8] Kehoe afirmó, sin ofrecer evidencia, que los humanos se habían adaptado a los aumentos de plomo ambiental. Los puntos precisos de Patterson fueron que los humanos habían aumentado recientemente las concentraciones de plomo y que el corto período de mayor exposición (unos pocos miles de años) era solo un instante en la escala de tiempo darwiniana, ni de lejos el tiempo necesario para desarrollar respuestas adaptativas. [16]
Patterson centró su atención y sus técnicas avanzadas de laboratorio en la contaminación por plomo en los alimentos, para la que los datos oficiales de las pruebas también informaron de aumentos marcados. En un estudio, mostró un aumento de los niveles de plomo de 0,3 ng/g a 1400 ng/g (en ciertos pescados enlatados en comparación con pescado fresco), donde el laboratorio oficial había informado de un aumento de 400 ng/g a 700 ng/g. [17] Comparó los niveles de plomo, bario y calcio en esqueletos peruanos de 1600 años de antigüedad y mostró un aumento de 700 a 1200 veces en los niveles de plomo en los huesos humanos modernos, sin cambios comparables en los niveles de bario y calcio . [18]
A partir del año modelo 1975, Estados Unidos impuso el uso de gasolina sin plomo para proteger los convertidores catalíticos en todos los automóviles nuevos. [19] Sin embargo, los esfuerzos de Patterson lograron una eliminación acelerada del plomo de toda la gasolina automotriz estándar (pero no de todos los combustibles con plomo) en los Estados Unidos en 1986. A fines de la década de 1990, se informó que los niveles de plomo en la sangre de los estadounidenses habían disminuido hasta en un 80%. [20]
En 1978, Patterson fue designado para un panel del Consejo Nacional de Investigación que reconoció muchos de los aumentos de la contaminación por plomo y la necesidad de reducirla, pero algunos miembros abogaron por más investigaciones antes de recomendar acciones. [21] Patterson expresó sus opiniones en un informe minoritario de 78 páginas, que sostenía que las medidas de control en ciertos sectores sensibles (incluidos todos los combustibles con plomo, los sistemas públicos de distribución de agua, los contenedores de alimentos, las pinturas y los esmaltes) deberían comenzar de inmediato. [22]
Patterson murió en su casa de Sea Ranch, California , a la edad de 73 años el 5 de diciembre de 1995. [11]
Patterson fue mencionado en un documental de 2022 de Derek Muller , The Man Who Accidentally Killed The Most People In History . [28] Patterson también apareció en " The Clean Room ", el séptimo episodio de la serie de televisión documental estadounidense Cosmos: A Spacetime Odyssey .
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