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A CONSTRUÇÃO DO TEMPO - MÉTODOS DE DATAÇÃO


O estudo das sociedades do passado (sistemas socioculturais) e a reconstituição dos seus paleoambientes exige a criação de um quadro cronológico de referência que permita situá-los no tempo. A precisão e a natureza da sua construção variam de acordo com os métodos utilizados. 
A Arqueologia recorre habitualmente a dois grandes grupos de procedimentos para datar a realidade que investiga.

Um deles, e durante décadas o único disponível, é designado por datação relativa e consiste em situar no tempo os factos entre si, através do estabelecimento de relações de anterioridade, contemporaneidade e posterioridade. 
Este procedimento usa, entre outros métodos, a estratigrafia, ou seja, a ordem de sucessão das camadas geológicas representadas nos sítios arqueológicos, e ainda as sequências tipológicas ou estilísticas, que procuram, também elas, estabelecer uma ordenação temporal lógica aplicável, quer aos artefactos, quer às representações artísticas.

A segunda grande via para datar o passado é designada por datação absoluta e pretende situar os acontecimentos numa escala temporal numérica que seja universalmente reconhecida (calendário). 
Inaugurado a partir da segunda metade do século passado com a invenção do método pelo radiocarbono, este domínio conheceu, no último meio século e através dos progressos realizados sobretudo nos campos da Física, mas também da Química, um enorme desenvolvimento.

Contando hoje com um leque muito diversificado e abrangente de métodos, cada um alicerçado na análise de fenómenos e/ou processos diferenciados, conseguem recobrir, quando conjugados entre si (porque nenhum o permite fazer isoladamente), a totalidade do espectro cronológico que abrange os tempos pré-históricos.

No âmbito das investigações levadas a cabo na área do Côa, os dois métodos até agora utilizados integram o domínio da datação absoluta radiométrica. Um deles, o radiocarbono, fundamenta-se no fenómeno físico da medição da desintegração (decaimento) do C14 na matéria orgânica. O outro, a luminescência, procura avaliar a quantidade de energia capturada, sob a forma de elementos radioactivos, nas imperfeições da estrutura cristalina de certos minerais.


Radiocarbono

Inventado nos finais dos anos quarenta do século XX por um físico norte-americano chamado W. F. Libby, o radiocarbono foi o primeiro método de datação absoluta a ser desenvolvido. O seu princípio base é a avaliação quantitativa da taxa de regressão (decaimento ou desintegração) do isótopo radioactivo do carbono (C14) presente na matéria orgânica.

No seu estado natural, o carbono integra três isótopos; dois deles são estáveis, o C12 (largamente maioritário) e o C13 (presente numa percentagem de pouco mais de 1%), e um é radioactivo, logo instável, o C14. Formado nas altas camadas da atmosfera terrestre pela da acção da radiação cósmica, o radiocarbono é objecto de um rápido processo de oxidação, transformando-se em dióxido de carbono radioactivo, que se dispersa pela atmosfera terrestre, sendo também absorvido em grandes quantidades pelos oceanos (hidrosfera).

Passando a integrar o ciclo natural do carbono, ele é assimilado também por todos os seres vivos (biosfera), ou seja, pelas plantas (fotossíntese) e pelos animais (respiração, cadeia alimentar). Apesar de estar constantemente a ser produzido, a taxa de representação de C14 na atmosfera mantém-se constante, pois a sua desintegração tem lugar à mesma velocidade com que se forma.

Igual processo ocorre nos seres vivos, ao permanecerem estes em equilíbrio com o meio, sendo este ciclo interrompido apenas com a sua morte. Quando esta ocorre e uma vez interrompidas, em definitivo, as trocas metabólicas com o meio, a natureza instável e radioactiva do C14 determinam que a sua presença nos organismos inicie um processo de progressivo decaimento.

Quando inventou o método, W. Libby calculou que, por comparação com a taxa de C12, o teor de radiocarbono inicialmente presente num organismo regredia para metade ao fim de 5568 anos após a sua morte (este valor passou a ser conhecido por “meia vida”). Assim, se o valor da radiação presente corresponder a um quarto, tal significará que terão decorrido 11.136 anos, ou seja, o equivalente a duas “meias vidas”, e assim sucessivamente. Deste modo, a medição da quantidade de C14 residual e a sua proporcionalidade em relação à presença de C12 são suficientes para obter a datação de uma amostra de matéria orgânica, representada, por exemplo, por fragmentos de madeira, carvão vegetal, turfa, grãos, ossos e conchas (ainda que alguns proporcionem um maior rigor nos resultados). O limite de datação situa-se próximo dos 50.000 anos, momento a partir do qual a radioactividade residual presente nas amostras deixa de poder avaliada pelos próprios instrumentos de medida.

Este método, contudo e à semelhança de todos os outros, apresenta as suas limitações.

Por um lado, o facto da desintegração radioactiva corresponder a um fenómeno espontâneo e aleatório, determina que a sua quantificação contemple sempre uma margem de erro. Assim, a expressão numérica de uma datação por radiocarbono é sempre constituída por dois valores: o primeiro, representa a estimativa da data, digamos o seu valor médio; o segundo, a margem de erro admitida em torno desse valor (desvio-padrão). Uma data de C14 com o valor de 5568 ± 30 BP significa que o acontecimento que ela procura datar tem uma probabilidade de 68% de estar compreendido no intervalo de tempo entre 5538 e 5598 anos, sendo que a notação BP (Before Present) corresponde ao ano de 1950 da nossa era, o qual foi adoptado internacionalmente como referência padrão para todas as datações por este método.

Outra dificuldade com que, rapidamente, este método se deparou, resultou do confronto das datas por ele proporcionadas, com outras historicamente conhecidas e estabelecidas através de calendários, nomeadamente o da civilização egípcia. Dessa comparação resultava, invariavelmente, que as datações pelo radiocarbono faziam prova de um rejuvenescimento dos factos quanto à sua idade real.

Entretanto, o estudo dos anéis de crescimento das árvores, objecto da atenção dos botânicos e, em especial, dos especialistas em Dendrologia, demonstrava, através das diferenças observadas nos seus variados ritmos de crescimento, que a quantidade de dióxido de carbono atmosférico não havia permanecido estável ao longo dos tempos. Ora, esta constatação questionava, de forma liminar, um dos postulados básicos admitido por W. Libby ao fundamentar o seu método, segundo o qual a produção e proporção de C14 atmosférico ter-se-iam mantido constantes ao longo dos tempos, o que, sabemos hoje, está longe de corresponder à verdade dos factos. Esta evidência passou a determinar a necessidade de se encontrarem procedimentos, que permitissem corrigir, na medida do possível, o desvio fornecido pelas datações de radiocarbono.

A solução para ultrapassar tal dificuldade, viria a ser fornecida por um outro método de datação absoluta, entretanto desenvolvido, baseado, justamente, nas pesquisas operadas no campo da Dendrologia. Com efeito, a partir da comparação do ritmo de anual de crescimento de certas espécies de árvores caracterizadas pela sua grande longevidade (a sequóia gigante americana, o carvalho europeu, uma espécie particular de pinheiro) e das semelhanças verificadas, para cada espécie, nos respectivos anéis de crescimento, foi possível reconhecer sucessivas etapas de recobrimento, que reflectiam, ao longo dos tempos, um comportamento análogo. A essas etapas foi atribuído o designativo de sequências dendrocronológicas, as quais, com elevado grau de fiabilidade, permitiram, num primeiro momento, estabelecer datações rigorosas para os últimos 10.000 anos, mas que, actualmente, já ultrapassam os 20.000.

A ajuda proporcionada pela Dendrocronologia, tendo em vista a correcção do método do radiocarbono, consistiu na recolha de amostras provenientes de anéis de crescimento por aquela rigorosamente datados, e submetê-los a datação pelo C14. Os sucessivos desvios encontrados entre as datas permitiram a construção das chamadas curvas de calibração, que hoje em dia se utilizam para corrigir (calibrar) as datações por radiocarbono. As datações C14 convencionais (não calibradas) continuam a conter a notação BP, as datas calibradas são identificadas com a designação “cal BP”, “cal BC” (Before Christ) ou “cal AD” (Anno Domini).

O método de datação pelo radiocarbono conheceu, a partir dos finais dos anos setenta e inícios dos oitenta do século passado, importantes desenvolvimentos nos seus próprios procedimentos técnicos.

A aferição do teor de carbono radioactivo residual presente nas amostras submetidas a datação, era realizada, até então, mediante a medição da emissão de raios β (Beta) aquando do decaimento radioactivo (método convencional).

Uma nova tecnologia entretanto surgida e, hoje em dia, plenamente testada e desenvolvida, procede à contagem directa do número de átomos de C14 presentes no material submetido a datação recorrendo a um acelerador de partículas, sendo por isso conhecida pela designação de espectrometria de massa por acelerador (AMS – Accelerator Mass Spectrometry).

O desenvolvimento deste novo método prometeu trazer consigo três importantes melhorias para a datação por radiocarbono: uma diminuição substancial do tamanho das amostras (antes expressas em gramas, hoje em menos de 1 miligrama); uma redução igualmente muito significativa no tempo necessário à obtenção dos resultados (esse tempo que antes era avaliado em várias semanas, hoje pode ser reduzido para alguns dias); e, finalmente, um alargamento do limite temporal do próprio método (prometia-se aproximar a barreira dos 100.000 anos). Se as duas primeiras vantagens tiveram plena concretização, a última permanece ainda bastante aquém do prometido (40.000 e 50.000 anos), pela dificuldade em controlar os problemas de contaminação das micro-amostras.


Luminescência

O fundamento dos métodos de datação por luminescência traduz-se num princípio básico: a quantidade de energia retida, sob a forma de partículas de carga eléctrica negativa (electrões) nas imperfeições da rede cristalina de alguns minerais ou rochas (como por exemplo o quartzo, o feldspato, a calcite, a argila, o sílex), depende da quantidade de radiação recebida e aumenta com o decorrer do tempo. Logo, quanto mais tempo tiver passado, maior será o valor da energia acumulada.

A fonte responsável pela radiação está representada, desde logo, pelos próprios elementos radioactivos que, sob forma vestigial, integram os próprios minerais e rochas (o Urânio, o Tório, o Potássio). A radiação por eles naturalmente emitida (α, β, e γ - Alfa, Beta e Gama) irá desencadear a ionização dos átomos que compõem a estrutura cristalina do mineral, desestabilizando-a e, simultaneamente, provocando a libertação de electrões que, assim, se vão começando a alojar nas imperfeições naturais da própria estrutura, ou naquelas entretanto constituídas por via daquele mesmo fenómeno.

A acumulação destes electrões vai-se, assim, continuamente processando, até que, por exemplo, uma amostra dessa rocha ou mineral seja laboratorialmente aquecida, verificando-se, então, a libertação daquelas partículas, sendo esta acompanhada por uma produção de energia sob a forma de uma emissão de raios ultravioleta (luminescência). O número de electrões acumulados e, consequentemente, a intensidade da emissão luminosa associada à sua libertação, resultante do aquecimento, serão tanto mais intensas, quanto maior tiver sido a dose de radiação registada, logo, quanto mais tempo tiver, também, decorrido entretanto.

No contexto deste fenómeno, três etapas assumem, assim, particular relevo no quadro do seu aproveitamento para o domínio da datação:

a) o momento em que a irradiação tem início, após o material ter sido objecto de um aquecimento (cerca de 500º C.), que tenha apagado os efeitos de qualquer radiação anterior; é o que podemos chamar de “momento zero” e pode corresponder, por exemplo, ao aquecimento das pedras utilizadas para construir uma lareira, ou a cozedura de uma argila para fabricar uma estatueta de terracota.

b) a acumulação no mineral de uma energia latente representada pela acção das radiações α, β, e γ.

c) o aquecimento induzido laboratorialmente responsável pela emissão de uma termoluminescência (TL), a qual é proporcional à dose de radiação acumulada pelo mineral, desde que a sua capacidade de retenção de electrões havia sido colocada a zero (quando as pedras foram aquecidas pelo fogo produzido na lareira, por exemplo). Na medida em que as fontes de radiação não variaram com o tempo, a TL registada será, então, proporcional ao tempo que decorreu desde aquele momento zero.

Portanto, desde o seu primeiro aquecimento, o mineral foi recebendo uma certa dose de radiação, que corresponde à denominada “dose arqueológica”. Para que esta possa ser determinada, é necessário comparar a termoluminescência natural do material (rocha ou mineral) com a sua termoluminescência artificial, a qual é provocada e avaliada em laboratório através da irradiação de uma outra sua amostra com uma fonte de radiação β controlada. 
Ao ficar-se a conhecer a TL induzida através de uma dose conhecida, torna-se, então, possível, quase pela simples aplicação de uma regra de três simples, estabelecer a dose arqueológica armazenada numa amostra, desde que teve lugar o seu último aquecimento.

Para concluir os procedimentos que suportam o processo de datação, impõe-se ainda conhecer a dose anual de irradiação absorvida pela rocha ou mineral. Como vimos, esta resulta, por um lado, da radiação interna (raios α e β) inerente à presença de elementos radioactivos vestigiais e, por outro, da radiação externa (raios γ), esta oriunda dos mesmos elementos mas, desta feita, representados nos sedimentos que contextualizam os materiais arqueológicos e da própria radiação cósmica. A medição desta radiação é estabelecida através da colocação no sítio arqueológico de um conjunto de dosímetros termoluminescentes que, durante cerca de um ano, a vão acumulando e registando, sendo o seu quantitativo posteriormente calculado em laboratório.

Finalmente, e uma vez na posse de toda esta informação, é possível enunciar a simples fórmula que possibilita o estabelecimento de uma datação. A idade de uma amostra (t) é igual à razão da dose arqueológica (DA) pela dose anual (Da).

O método de datação através da luminescência opticamente estimulada (OSL – Optically Stimulated Luminescence), mais recentemente desenvolvido, pode ser considerado uma variante da anterior técnica. Aplicado fundamentalmente à datação directa de sedimentos ricos em quartzo e feldspatos, a sua principal diferença resulta no facto do fenómeno da luminescência não ser provocado por um rápido aquecimento a temperaturas elevadas, antes decorrer da exposição da amostra a uma fonte de luz verde (laser verde) ou de raios ultravioleta.

Para saber mais:
BICHO, N. F. (2006) – Manual de Arqueologia Pré-Histórica, Edições 70, Lisboa, 525 p.

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