Las mediciones de datación por radiocarbono producen edades en "años de radiocarbono", que deben convertirse a edades calendario mediante un proceso llamado calibración . La calibración es necesaria porque la atmósfera14
C :12
La relación C , que es un elemento clave en el cálculo de las edades de radiocarbono, no ha sido constante históricamente. [1]
Willard Libby , el inventor de la datación por radiocarbono, señaló ya en 1955 la posibilidad de que la relación hubiera variado con el tiempo. Comenzaron a notarse discrepancias entre las edades medidas y las fechas históricas conocidas de los artefactos, y quedó claro que sería necesario aplicar una corrección a las edades de radiocarbono para obtener fechas del calendario. [2] Las fechas no calibradas pueden indicarse como "hace años de radiocarbono", abreviado "14
C ya". [3]
El término Antes del Presente (BP) se establece para informar fechas derivadas del análisis de radiocarbono, donde "presente" es 1950. Las fechas no calibradas se indican como "BP uncal", [4] y las fechas calibradas (corregidas) como "BP cal". Usado solo, el término BP es ambiguo.
Para producir una curva que pueda usarse para relacionar los años calendario con los años de radiocarbono, se necesita una secuencia de muestras fechadas de manera segura, que puedan analizarse para determinar su edad de radiocarbono. La dendrocronología , o el estudio de los anillos de los árboles, condujo a la primera secuencia de este tipo: los anillos de los árboles de piezas individuales de madera muestran secuencias características de anillos que varían en grosor debido a factores ambientales como la cantidad de lluvia en un año determinado. Esos factores afectan a todos los árboles de un área, por lo que examinar las secuencias de anillos de los árboles de la madera vieja permite identificar secuencias superpuestas. De este modo, una secuencia ininterrumpida de anillos de árboles puede extenderse al pasado. La primera secuencia publicada de este tipo, basada en anillos de pino bristlecone, fue creada en la década de 1960 por Wesley Ferguson . [7] Hans Suess utilizó los datos para publicar la primera curva de calibración para la datación por radiocarbono en 1967. [2] [8] [9] La curva mostró dos tipos de variación con respecto a la línea recta: una fluctuación a largo plazo con un período de unos 9.000 años, y una variación a más corto plazo, a menudo denominada "meneos", con un período de décadas. Suess dijo que dibujó la línea que muestra los movimientos mediante " schwung cósmico ", o a mano alzada. Durante algún tiempo no estuvo claro si los movimientos eran reales o no, pero ahora están bien establecidos. [8] [9]
El método de calibración también supone que la variación temporal en14
El nivel C es global, de modo que una pequeña cantidad de muestras de un año específico es suficiente para la calibración, lo que se verificó experimentalmente en la década de 1980. [2]
Durante los siguientes 30 años, se publicaron muchas curvas de calibración utilizando una variedad de métodos y enfoques estadísticos. [10] Fueron reemplazadas por la serie de curvas INTCAL, comenzando con INTCAL98, publicada en 1998 y actualizada en 2004, 2009, 2013 y 2020. [11] Las mejoras a estas curvas se basan en nuevos datos recopilados de los anillos de los árboles, varves , corales y otros estudios. Las adiciones importantes a los conjuntos de datos utilizados para INTCAL13 incluyen datos de foraminíferos marinos no varvados y espeleotemas con fecha U-Th . Los datos de INTCAL13 incluyen curvas separadas para los hemisferios norte y sur, ya que difieren sistemáticamente por el efecto hemisferio; También hay una curva de calibración marina separada. [12] La curva de calibración para el hemisferio sur se conoce como SHCal a diferencia de IntCal para el hemisferio norte. La versión más reciente se publicó en 2020. También hay una curva diferente para el período posterior a 1955 debido a que las pruebas de bombas atómicas crearon niveles más altos de radiocarbono que varían según la latitud, lo que se conoce como bomba cal.
Los métodos modernos de calibración toman la distribución normal original de los rangos de edad del radiocarbono y la utilizan para generar un histograma que muestra las probabilidades relativas de las edades del calendario. Esto debe hacerse mediante métodos numéricos y no mediante una fórmula porque la curva de calibración no se puede describir como una fórmula. [10] Los programas para realizar estos cálculos incluyen OxCal y CALIB. Se puede acceder a ellos en línea; permiten al usuario ingresar un rango de fechas con una confianza de desviación estándar para las edades de radiocarbono, seleccionar una curva de calibración y producir resultados probabilísticos tanto en forma de datos tabulares como en forma gráfica. [13] [14]
En el ejemplo de salida CALIB que se muestra a la izquierda, los datos de entrada son 1270 BP, con una desviación estándar de 10 años de radiocarbono. La curva seleccionada es la curva INTCAL13 del hemisferio norte, parte de la cual se muestra en el resultado; el ancho vertical de la curva corresponde al ancho del error estándar en la curva de calibración en ese punto. A la izquierda se muestra una distribución normal; estos son los datos de entrada, en años de radiocarbono. La parte central más oscura de la curva normal es el rango dentro de una desviación estándar de la media; el área gris más clara muestra el rango dentro de dos desviaciones estándar de la media. La salida está a lo largo del eje inferior; es un gráfico trimodal, con picos alrededor del 710 d.C., 740 d.C. y 760 d.C. Nuevamente, los rangos de confianza de 1σ están en gris oscuro y los rangos de confianza de 2σ están en gris claro. [14]
Antes de que la disponibilidad generalizada de computadoras personales hiciera práctica la calibración probabilística, se utilizaba un método de "intercepción" más simple.
Una vez que las pruebas han producido una edad de la muestra en años de radiocarbono con un rango de error asociado de más o menos una desviación estándar (generalmente escrito como ±σ), la curva de calibración se puede utilizar para derivar un rango de edades calendario para la muestra. La propia curva de calibración tiene un término de error asociado, que se puede ver en el gráfico denominado "Error de calibración y error de medición". Este gráfico muestra datos INTCAL13 para los años calendario 3100 BP a 3500 BP. La línea continua es la curva de calibración INTCAL13 y las líneas de puntos muestran el rango de error estándar; al igual que con el error de muestra, esta es una desviación estándar. Simplemente leyendo el rango de años de radiocarbono contra las líneas de puntos, como se muestra para la muestra t 2 , en rojo, se obtiene un rango demasiado grande de años calendario. El término de error debe ser la raíz de la suma de los cuadrados de los dos errores: [15]
El ejemplo t 1 , en verde en el gráfico, muestra este procedimiento: el término de error resultante, σ total , se usa para el rango, y este rango se usa para leer el resultado directamente desde el gráfico sin referencia a las líneas que muestran la calibración. error. [15]
Las variaciones en la curva de calibración pueden dar lugar a rangos de años calendario resultantes muy diferentes para muestras con diferentes edades de radiocarbono. El gráfico de la derecha muestra la parte de la curva de calibración INTCAL13 de 1000 BP a 1400 BP, un rango en el que existen desviaciones significativas de una relación lineal entre la edad del radiocarbono y la edad calendario. En lugares donde la curva de calibración es pronunciada y no cambia de dirección, como en el ejemplo t 1 en azul en el gráfico de la derecha, el rango de años calendario resultante es bastante estrecho. Cuando la curva varía significativamente tanto hacia arriba como hacia abajo, un único rango de fechas de radiocarbono puede producir dos o más rangos de años calendario separados. El ejemplo t 2 , en rojo en el gráfico, muestra esta situación: un rango de edad de radiocarbono de aproximadamente 1260 BP a 1280 BP se convierte en tres rangos separados entre aproximadamente 1190 BP y 1260 BP. Una tercera posibilidad es que la curva sea plana para algún rango de fechas del calendario; en este caso, ilustrado por t 3 , en verde en el gráfico, un rango de aproximadamente 30 años de radiocarbono, desde 1180 BP hasta 1210 BP, da como resultado un rango de años calendario de aproximadamente un siglo, desde 1080 BP hasta 1180 BP. [10]
El método de intercepción se basa únicamente en la posición de las intersecciones en el gráfico. Estos se consideran los límites del rango de confianza del 68%, o una desviación estándar. Sin embargo, este método no hace uso del supuesto de que el rango de edad del radiocarbono original es una variable distribuida normalmente: no todas las fechas en el rango de edad del radiocarbono son igualmente probables y, por lo tanto, no todas las fechas en el año calendario resultante son igualmente probables. Deducir un rango de años calendario mediante intersecciones no tiene esto en cuenta. [10]
Para un conjunto de muestras con una secuencia conocida y separación en el tiempo, como una secuencia de anillos de árboles, las edades de radiocarbono de las muestras forman un pequeño subconjunto de la curva de calibración. La curva resultante puede luego compararse con la curva de calibración real identificando dónde, en el rango sugerido por las fechas de radiocarbono, las oscilaciones en la curva de calibración coinciden mejor con las oscilaciones en la curva de fechas de muestra. Esta técnica de "combinación de movimientos" puede conducir a una datación más precisa de lo que es posible con fechas de radiocarbono individuales. [16] Dado que los puntos de datos en la curva de calibración están separados por cinco años o más, y dado que se requieren al menos cinco puntos para una coincidencia, debe haber al menos un lapso de 25 años de datos de anillos de árboles (o similares) para este partido para ser posible. La coincidencia de movimiento se puede utilizar en lugares donde hay una meseta en la curva de calibración y, por lo tanto, puede proporcionar una fecha mucho más precisa que la que pueden producir los métodos de intercepción o probabilidad. [17] La técnica no se limita a los anillos de los árboles; por ejemplo, una secuencia de tefra estratificada en Nueva Zelanda, que se sabe que es anterior a la colonización humana de las islas, ha sido fechada en 1314 d.C. ± 12 años mediante coincidencia de movimientos. [18]
Cuando se obtienen varias fechas de radiocarbono para muestras que se sabe o se sospecha que pertenecen al mismo objeto, es posible combinar las mediciones para obtener una fecha más precisa. A menos que las muestras sean definitivamente de la misma edad (por ejemplo, si ambas fueron tomadas físicamente de un solo artículo), se debe aplicar una prueba estadística para determinar si las fechas derivan del mismo objeto. Esto se hace calculando un término de error combinado para las fechas de radiocarbono de las muestras en cuestión y luego calculando una edad media combinada. Entonces es posible aplicar una prueba T para determinar si las muestras tienen la misma media verdadera. Una vez hecho esto, se puede calcular el error para la edad media agrupada, dando una respuesta final de una sola fecha y rango, con una distribución de probabilidad más estrecha (es decir, mayor precisión) como resultado de las mediciones combinadas. [19]
Las técnicas estadísticas bayesianas se pueden aplicar cuando hay varias fechas de radiocarbono para calibrar. Por ejemplo, si se toma una serie de fechas de radiocarbono de diferentes niveles en una secuencia estratigráfica determinada, el análisis bayesiano puede ayudar a determinar si algunas de las fechas deben descartarse como anomalías y puede utilizar la información para mejorar las distribuciones de probabilidad de salida. [dieciséis]
Medios relacionados con la calibración de fechas de radiocarbono en Wikimedia Commons
