Uno dei presupposti principali nella datazione al carbonio-14 è che il campione analizzato sia stato soggetto solo al decadimento radioattivo e non sia stato alterato da altri processi nel corso degli anni, dal momento in cui ha smesso di interagire con la biosfera.
Questo presupposto, però, è raramente valido. I reperti archeologici e i campioni geologici inviati ai laboratori per la datazione al radiocarbonio sono solitamente incorporati in o sepolti con altri materiali che potrebbero averne influenzato il contenuto di radiocarbonio. Qualsiasi materiale che contiene carbonio e che può influenzare il contenuto di carbonio-14 delle ossa è considerato un contaminante.
Nota importante sui pretrattamenti – È importante comprendere i pretrattamenti che saranno applicati ai campioni, dal momento che questi influenzano direttamente il risultato delle analisi. È possibile contattarci per discutere i pretrattamenti oppure richiedere di essere contattati dopo la loro applicazione (e prima della datazione).
Materiali come carbone, legno, torba e tessuti vengono normalmente sottoposti ad un trattamento acido-base-acido (AAA) prima della datazione al radiocarbonio.
I materiali come i sedimenti e la terra vengono invece sottoposti a lavaggi acidi (non alcalini) prima della datazione al radiocarbonio.
Conchiglie ed altri materiali in cui è necessario datare il carbonio inorganico (carbonato) vengono sottoposti a morsura prima del pretrattamento.
La contaminazione può essere di origine naturale o artificiale. La prima riguarda l’introduzione nel campione di contaminanti provenienti dai materiali circostanti. Ad esempio, i campioni ossei possono essere contaminati dalla presenza nel suolo di calcare o di acidi organici (come gli acidi umici o fulvici). Un altro esempio di contaminante naturale è la penetrazione delle radici nel legno, carbone o terreno.
La contaminazione artificiale indica l’introduzione di contaminanti da parte dell’uomo durante la raccolta, la conservazione o l’imballaggio dei campioni. L’etichettatura dei campioni ossei con colla animale è un esempio di contaminazione artificiale. Altri contaminanti che possono essere introdotti durante la raccolta e l’imballaggio dei campioni sono biocidi, conservanti chimici come la colla vinilica e il glicole polietilenico, cenere di sigaretta ed etichette o confezioni di carta.
I campioni contaminati daranno naturalmente risultati imprecisi. L’effetto specifico sui risultati della datazione al radiocarbonio dipende dal tipo di contaminante, dal grado di contaminazione e dalle età relativa del campione e del contaminante.
Il calcare è di origine geologica ed è quindi molto più vecchio di qualsiasi campione archeologico; di conseguenza, la presenza di calcare durante la datazione al carbonio-14 renderebbe il campione più antico rispetto alla sua età reale.
Gli acidi umici e fulvici sono naturalmente presenti nel suolo dove è avvenuta la decomposizione microbica di piante ed animali. L’effetto di questi acidi organici sul campione, che renda il campione più antico o più recente, dipende dall’età dell’organismo originale.
Quando le radici delle piante penetrano nel legno, nel carbone, nel terreno o nelle ossa, introducono carbonio moderno. Questo evento può far apparire l’età dei campioni più recente di quella reale.
Il grado di contaminazione influenza l’imprecisione dei risultati della datazione al carbonio-14. Di norma, la contaminazione causata da materiali di età infinita rende il campione considerevolmente più antico, mentre la contaminazione con materiali moderni rende la sua età più recente di quella reale.
Indipendentemente dal metodo di datazione al carbonio utilizzato, che si tratti di datazione radiometrica o spettrometria di massa con acceleratore (AMS), è necessario eliminare tutti i possibili contaminanti prima di procedere all’analisi. Questo processo prende il nome di pretrattamento.
I laboratori di datazione al radiocarbonio ricevono svariati materiali da analizzare, ma non tutte le parti dei campioni possono essere utilizzate. Tenere presente che la datazione al radiocarbonio è applicabile solo ai materiali che facevano parte di un organismo vivente. Ossa, conchiglie, legno, carbone, torba, lino, lana e pergamena sono i materiali più comuni sottoposti alla datazione al radiocarbonio. Metallo e pietre non possono essere datati direttamente, a meno che contengano materiali organici.
Non esiste un metodo di pretrattamento standard applicabile a tutti i campioni destinati alla datazione al radiocarbonio. Il pretrattamento utilizzato dipende dal tipo di campione e dai possibili contaminanti. È sempre necessario informare i laboratori sulle condizioni ambientali e le tecniche di conservazione applicate al campione prima di procedere alla datazione al carbonio-14.
Esistono due tipi di pretrattamenti solitamente applicati ai campioni sottoposti alla datazione al radiocarbonio: fisici e chimici.
I pretrattamenti fisici dei campioni datati al radiocarbonio comportano solitamente la rimozione dei contaminanti senza l’uso di prodotti chimici, seguita dalla riduzione delle dimensioni del campione.
I pretrattamenti fisici includono di solito la rimozione delle radichette introdotte nel campione con pinze o pinzette. Si tratta di un metodo molto semplice per la maggior parte dei campioni inviati ai laboratori, fatta eccezione per i campioni di torba essiccati, in cui non è facile distinguere le radichette dal resto del campione.
Un altro pretrattamento fisico applicato ai campioni datati al carbonio comporta la rimozione dei contaminanti, raschiando gli strati esterni con gli strumenti adatti. Vengono utilizzati bisturi chirurgici per il carbone e raschietti odontoiatrici per le ossa di grandi dimensioni. Per il pretrattamento della parte esterna delle conchiglie si utilizza un raschietto odontoiatrico o carta al carburo di silicio.
Dopo aver rimosso i contaminanti visibili, i campioni vengono ridotti per aumentarne l’area superficiale prima di un ulteriore pretrattamento. Conchiglie, rocce e campioni ossei vengono polverizzati con mortaio e pestello. Il carbone viene spesso frammentato in una piastra di Petri. I campioni di legno vengono battuti, cesellati o trasformati in segatura con un una macina. Il personale addetto alla datazione al radiocarbonio tratta i campioni di terreno con una setacciatura a materiale umido; solo le particelle fini o i macrofossili vengono datati al radiocarbonio.
I pretrattamenti chimici effettuati sui campioni sottoposti alla datazione al carbonio-14 servono a rimuovere ulteriori impurità. Non tutti i laboratori di datazione al radiocarbonio seguono necessariamente le stesse procedure o utilizzano le stesse concentrazioni chimiche durante il pretrattamento, poiché tengono in considerazione le condizioni dei campioni ricevuti. La maggior parte dei laboratori, tuttavia, utilizza gli stessi prodotti chimici.
Carbone, legno, la maggior parte della torba e i tessuti vengono normalmente sottoposti ad un trattamento acido-alcalino-acido (AAA) prima della datazione al radiocarbonio. Nella letteratura scientifica, questo metodo è noto come acido-base-acido (ABA). Il pretrattamento AAA comprende il lavaggio dei campioni con acido cloridrico (HCl) a caldo, seguito da un lavaggio con idrossido di sodio (NaOH). Prima dell’asciugatura, il campione viene sottoposto ad un lavaggio finale con HCl. I laboratori di datazione al radiocarbonio applicano il metodo AAA anche a campioni di legno antico o molto contaminato, quindi effettuano l’estrazione della cellulosa.
Esistono anche casi in cui i laboratori di datazione al carbonio non utilizzano il metodo AAA, ma solo lavaggi acidi. Questo avviene per i campioni con componenti ricchi di carbonio solubili in una soluzione alcalina.
Le ossa vengono pretrattate con HCl a freddo per estrarre il collagene, che è la porzione necessaria per la datazione al radiocarbonio. Segue un lavaggio in soluzione basica per rimuovere gli acidi organici secondari. Il lavaggio basico non viene effettuato se il campione non è ben conservato e questo processo potrebbe rimuovere tutte le sostanze organiche rimaste.
I campioni come le conchiglie e gli altri materiali calcarei vengono sottoposti a morsura prima della datazione al radiocarbonio.
