O método de datação por radiocarbono é baseado em certas suposições relacionadas à concentração global de carbono 14 em um determinado momento. Uma hipótese é que os níveis globais de carbono 14 (também conhecido como radiocarbono) na atmosfera, não mudaram ao longo do tempo. A outra hipótese é o corolário da primeira; a biosfera tem a mesma concentração total de radiocarbono que a atmosfera devido ao equilíbrio.
A entrada de radiocarbono no ciclo global de carbono começa na atmosfera, onde é formado pela interação de neutrões produzidos por raios cósmicos com átomos de nitrogênio. O carbono 14 produzido reage com os átomos do oxigênio na atmosfera para produzir dióxido de carbono. Este dióxido de carbono não é diferente daqueles produzidos por carbono 12 e carbono 13 e, por isso, o dióxido de carbono com carbono 14 tem o mesmo destino que aquele produzidos com isótopos de outros carbonos.
Misturas e trocas acontecem entre a atmosfera e a biosfera até o momento em que acontece o equilíbrio. A datação por radiocarbono baseia-se fortemente nesta suposição, de tal forma que outras fontes de carbono 14, no princípio, não foram consideradas nem contabilizadas.
Hoje em dia, os cientistas de radiocarbono precisam fazer calibração não somente para converter os resultados de anos de radiocarbono para anos civis, mas também para levar em conta os vários fatores que têm efeitos importantes nos níveis globais de carbono 14, um dos quais é o teste com armas nucleares.
Há duas atividades humanas que sem dúvida mudaram irreparavelmente os níveis globais de radiocarbono – a queima de combustíveis fósseis e os testescom armas nucleares.
A queima de grandes quantidades de combustivel fóssil, tal como o carvão (conhecido como “efeito Suess”), reduziu significativamente a concentração de radiocarbono do reservatório atmosférico de carbono. Em contraste, os testes com armas nucleares na década de 50 e 60 aumentaram dramaticamente o nível de carbono 14 na atmosfera. Este fenômeno é frequentemente referido como “efeito bomba”.
O efeito bomba se refere ao fenômeno que produziu radiocarbono “artificial” na atmosfera devido às bombas nucleares.
Os testes com armas nucleares provocaram uma reação que assemelhou-se à produção atmosférica de carbono 14 em quantidades anormais. O enorme fluxo de neutrões térmicos produzido pelas bombas nucleares reagiu com os átomos de nitrogênio presentes na atmosfera para formar carbono 14. O carbono 14 que foi produzido é conhecido como “carbono bomba” ou “radiocarbono artificial”.
De acordo com as publicações relevantes, os testes com armas nucleares na década de 50 e 60 quase duplicaram o conteúdo de carbono 14 atmosférico, o qual foi medido em torno de 1965. Entre 1963 e 1965, o nível de carbono bomba chegou a alcançar cerca de 100% a mais do que os níveis normais. O nível de carbono bomba no Hemisfério Norte atingiu um pico em 1963 e, no Hemisfério Sul, em torno de 1965.
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A mudança nos níveis globais de radiocarbono provocada pelas atividades humanas exigiu o uso de um padrão de referência para datação por carbono 14. A datação por radiocarbono precisou de um material orgânico que não foi contaminado com carbono 14 proveniente da queima de combustíveis fósseis ou dos testes com armas nucleares.
O ácido oxálico armazenado pelo “National Bureau of Standards” dos EUA foi adotado como um padrão na datação por radiocarbono. O seu conteúdo de radiocarbono era teoricamente o mesmo que o de uma amostra de madeira que cresceu em 1950 DC, o ponto zero da escala de tempo de radiocarbono utilizada para calcular resultados de datação por carbono.
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Este trecho de vídeo é parte do webinário Beta: Uma introdução a análises isotópicas
Mesmo depois que os testes com armas nucleares foram proibidas, o efeito bomba continuou presente. Segundo a literatura diponível, o nível de carbono 14 excedente produzido durante os testes com armas nucleares já diminuiu devido em parte ao ciclo de intercâmbio de carbono ao redor do mundo. Na década de 90, o nível de carbono 14 estava somente 20% superior ao nível teórico de 1950, de acordo com o que foi medido através da atividade do ácido oxálico utilizado como padrão de referência.
O carbono de bomba é essencialmente uma injeção artificial de carbono 14. Os cientistas de radiocarbono usaram este conhecimento para testar suas teorias sobre os níveis de mistura do carbono 14 através de diversos reservatórios de carbono. Eles descobriram que os anéis das árvores não trocam radiocarbono uns com os outros. Este fato tem apoiado o uso da dendrocronologia na datação por radiocarbono, especialmente na determinação de curvas de calibração de radiocarbono.
Também há outros estudos que monitoram a presença de carbono bomba ou radiocarbono em geral.
O “Geochemical Ocean Section Study” analisou amostras de águas procedentes dos Oceanos Atlântico, Pacífico e Índico e do Mar Mediterrâneo e mapeou a presença de carbono bomba. Os resultados dos estudos permitiram que os modeladores analisassem o trajeto do radiocarbono, seu intercâmbio e tempos de residência.
O Experimento Mundial Sobre a Circulação dos Oceanos (“World Ocean Circulation Experiment”), realizadode 1990 a 2002, obteve medições de radiocarbono a partir de carbono inorgânico dissolvido.
Reidar Nydal e Knut Lovseth fizeram medições de radiocarbono em dióxido de carbono atmosférico dos Hemisférios Norte e Sul, de1962 a1993.
