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Los relojes genéticos verifican una creación reciente

La idea de un reloj evolutivo genético en el que las secuencias de ADN van cambiando con constancia, como un reloj mide el paso del tiempo, ha jugado un papel principal en las ideas que han dado forma a la biología moderna. Tal como lo emplean los evolucionistas, este método de medición del tiempo compara secuencias de ADN entre diferentes especies para estimar los supuestos ritmos de evolución basándose en la cantidad de cambios en letras individuales del ADN (A, T, C, o G) en el ADN. Cuando se comparan dos tipos completamente diferentes de vida (p.ej., caballos y gallinas), sus diferencias se hacen coincidir con el tiempo evolutivo mediante un procedimiento que calibra los datos con estimaciones de tiempo profundo tomadas de la paleontología.¹ En tanto que los científicos que trabajan en este campo lo saben, el público en general es totalmente desconocedor de este pequeño malabarismo.

A pesar de que los datos de los relojes genéticos están claramente manipulados para que se amolden a grandes cantidades de tiempo evolutivo, los resultados raramente dan soporte a la narrativa evolutiva general. De hecho, con frecuencia se encuentran los siguientes problemas:

Genes diferentes proporcionan ritmos evolutivos ampliamente diferentes.
Diferentes tipos de organismos exhiben diferentes ritmos para los mismos tipos de secuencias genéticas.
Las fechas de los relojes genéticos que describen cuando supuestamente estas formas de vida se separaron para formar nuevas criaturas (el proceso designado como divergencia) discrepan generalmente de la escala cronológica de la paleontología a pesar de haber sido calibrada mediante la misma.¹

¿Qué clase de datos conseguirían los investigadores si no empleasen los supuestos de la evolución y del tiempo profundo para sesgar los modelos de los relojes moleculares? ¿Podría en tal caso la variación de la secuencia del ADN proporcionar una información susceptible de uso para ayudar a poner a prueba las predicciones creacionistas acerca de los orígenes? Cosa interesante, poseemos una diversidad de estudios publicados tanto por científicos seculares como creacionistas en los que se midieron relojes de ADN de forma empírica —sin calibraciones de tiempo profundo— y proporcionaron edades de sólo 5.000 a 10.000 años, no millones. Cada uno de estos casos de ensayo se consideran más abajo, pero primero revisitemos el concepto estrechamente relacionado de entropía genética.

La entropía genómica y los relojes genéticos

Durante la producción de huevos y esperma, pueden producirse mutaciones de ADN y transmitirse a la siguiente generación. Cuando estas mutaciones se miden empíricamente dentro del linaje de una familia, se puede conseguir una estimación del ritmo de las mutaciones. Los científicos han medido de manera efectiva este ritmo en humanos en diversos estudios y han descubierto que aparecen entre 75 y 175 mutaciones por generación.^2-6

Usando estos datos conocidos sobre ritmos de mutación, diversos investigadores han usado simulaciones mediante computadora para modelar la acumulación de mutaciones en el genoma humano con el paso del tiempo.^7-13 El resultado encontrado fue que más del 90% de las mutaciones dañinas no son eliminadas con el paso del tiempo, y se transmiten a las siguientes generaciones. Debido a que esta acumulación de mutaciones llegaría eventualmente a un nivel crítico, se postuló que los humanos llegarían a la extinción al alcanzar un punto llamado catástrofe por errores.^14,15 Este incesante proceso de degradación genómica se llama entropía genética.^14,15 Aún más asombroso, el proceso de entropía genética queda estrechamente reflejado en la tendencia de una duración de la vida en declive que se documenta en la Biblia, especialmente a lo largo de los 4.300 años desde el Diluvio Universal.^12,15-17 Además de estos estudios de simulaciones genéticas, destacados evolucionistas han expuesto que el problema de la acumulación de mutaciones en el genoma humano va acompañado de la incapacidad de la selección natural para eliminarlas —un aspecto de la genética completamente contradictorio a las presuposiciones evolucionistas.^5,18

Las conclusiones de estos estudios en el modelado de la entropía genética han quedado confirmados de manera espectacular por dos adicionales estudios seculares basados en datos empíricos que proporcionaron los mismos resultados, junto con una escala cronológica que daba la historia bíblica en paralelo.^4,5 Ambos estudios examinaron la cantidad de raras diferencias de nucleótidos simples en las regiones de codificación de proteínas (exones) del genoma humano llamadas el exoma.^19,20 Un estudio analizó 2.440 individuos, y el otro, 6.515. Más del 80% de esta rara variabilidad se consideró como perjudicial (asociada con enfermedades hereditarias), y los investigadores atribuyeron la presencia de esas mutaciones a una «selección purificadora débil».¹⁹ Esto, esencialmente, significa que la pretendida capacidad de la selección natural para extraer estas variantes dañinas del seno de las poblaciones humanas era más bien inexistente —precisamente los mismos resultados observados en los estudios de simulación mediante computadora descritos más arriba.^8,11-13

Un principal beneficio de este tipo de datos genéticos es que las regiones codificantes de proteínas son menos tolerantes a las mutaciones que otras partes del genoma, y proporcionan así una información genética histórica más fiable acerca de las poblaciones humanas que tipos más comunes de variabilidad. Además, este tipo de datos se pueden integrar cómodamente en modelos demográficos a lo largo del tiempo histórico y del espacio geográfico conocidos. Cuando así lo hicieron los investigadores, descubrieron un estallido muy reciente y masivo de diversificación genética asociado primordialmente con la entropía genética. Uno de los trabajos de investigación aseveraba: «El tiempo de máxima probabilidad para un crecimiento acelerado fue hace 5.115 años».¹⁹ El otro trabajo desvelaba una línea cronológica similar, lo que ubica el inicio de la diversificación genética humana cerca del tiempo del Diluvio Universal y de la consiguiente dispersión de los grupos humanos en la Torre de Babel. Cosa importante, este reciente estallido de raras variantes genéticas claramente asociado con entropía genética sigue también el mismo patrón de una expectativa de vida humana en rápido declive después del Diluvio.^15,17

La variabilidad del ADN mitocondrial y los relojes genéticos

Otro campo importante de la investigación sobre relojes moleculares que apoya una creación reciente procede del examen de los ritmos de mutación en genomas mitocondriales.²¹ El ADN mitrocondrial (mtDNA) de un animal es heredado generalmente del huevo materno, y los ritmos de mutación del mtDNA pueden medirse con precisión en los linajes para producir un reloj específico para aquella especie. Cuando esos relojes se calibran no mediante escalas de tiempo evolutivo, sino usando el tiempo de generación conocido del organismo, se puede obtener una estimación más realista e imparcial del reloj genético de aquella forma de vida. Al comparar esos relojes mitocondriales en moscas del vinagre, nematodos (gusanos redondos), pulgas de agua y humanos, un científico creacionista demostró que un suceso de creación para todos esos organismos (incluyendo los humanos) tuvo lugar hace no más de 10.000 años.²¹

Otros científicos creacionistas realizaron también un estudio de la variación del mtDNA humano en el que analizaron estadísticamente más de 800 secuencias diferentes y reconstruyeron una estrecha aproximación del genoma mitocondrial original de Eva.^15,22 El resultado obtenido fue que «el ser humano promedio está separado sólo por 22 mutaciones de la secuencia de Eva, aunque algunos individuos están alejados hasta a 100 mutaciones de Eva».¹⁵ La estimación empírica más reciente del ritmo de las mutaciones en las mitocondrias humanas es de alrededor de 0,5 por generación.²³ Basado en este ritmo, incluso para las secuencias mitocondriales con más mutaciones, se ha determinado que «se precisaría sólo de 200 generaciones (menos de 6.000 años) para acumular 100 mutaciones».¹⁵

Ante la posibilidad de que los críticos acusen de sospechosos estos estudios sobre el mtDNA porque fueron realizados por creacionistas, se debería observar que los evolucionistas fueron en realidad los primeros en documentar esos marcos cronológicos que dan soporte a la línea histórica bíblica. Sepultados en un trabajo de investigación secular en 1997, se comunicaron por primera vez las mismas tendencias recientemente observadas por creacionistas acerca de los ritmos de mutación del mtDNA, pero recibieron poca atención en la comunidad evolucionista. Los autores del artículo afirmaban: «Usando nuestros ritmos empíricos para calibrar el reloj molecular del mtDNA, el resultado sería una edad del mtDNA del MRCA [siglas inglesas del Antecesor Común Más Reciente, o la primera mujer humana] de sólo ~6.500 años».²⁴

Un año después, otro investigador secular comentaba acerca de este estudio con estas palabras:

Con independencia de la causa, los evolucionistas están sumamente preocupados por el efecto de un ritmo más rápido de mutaciones. Por ejemplo, ha habido investigadores que han calculado que la «Eva mitocondrial» —la mujer cuyo mtDNA fue el antecesor del que hay en todos los seres vivientes— vivió hace entre 100.000 a 200.000 años en África. Usando el nuevo reloj, tendría una antigüedad de unos meros 6.000 años.²⁵

El artículo continuaba observando que los nuevos descubrimientos de ritmos de mutación más rápidos que apuntaban a una Eva mitocondrial hace alrededor de 6.000 años contribuían también al desarrollo de directrices de investigación del mtDNA usadas en investigaciones forenses adoptadas por el FBI. Ahora, unos 17 años después, y usando aún más datos de mtDNA, los científicos creacionistas están confirmando de manera espectacular este descubrimiento previamente inadvertido.

Además de los datos del reloj del mtDNA, los científicos también analizaron los cromosomas Y de varones modernos, y encontraron que como promedio tenían una diferencia de sólo alrededor de 300 mutaciones respecto de la secuencia de consenso de un cromosoma Y de Adán.¹⁵ Los investigadores declaran que «incluso si suponemos un ritmo normal de mutaciones para el cromosoma Y (alrededor de 1 mutación por cromosoma por generación), necesitaríamos solamente 300 generaciones (alrededor de seis mil años) para conseguir 300 mutaciones».¹⁵ Como con la anterior investigación sobre mtDNA, esta es la manera más directa de aplicar el concepto del reloj del ADN, que también proporciona datos en perfecta consonancia con un marco cronológico bíblico para el origen del hombre.

Quizá los datos más dignos de atención que apoyan una creación reciente fueron publicados hace poco por un gran grupo de científicos seculares que estaban implicados en el levantamiento del mapa de la variación del ADN a través de todo el genoma humano.²⁶ Este enorme esfuerzo acaba de producir un enorme conjunto de datos que los investigadores designan como «una referencia global para la variación genética humana». En su comunicación, dicen:

El análisis de longitudes compartidas del haplotipo alrededor de variantes de f₂ sugiere la existencia del antecesor común con una mediana de hace ~296 generaciones (hace entre 7.410 a 8.892 años), aunque los confinados dentro de una población tienden a ser más jóvenes, con un antecesor común compartido hace ~143 generaciones (hace entre 3.570 y 4.284 años).²⁶

Cosa sorprendente, estas son unas fechas bastante ajustadas tanto para el suceso de una creación original y para la dispersión de Babel después del Diluvio. Las poblaciones confinadas descienden de grupos humanos surgidos en la Torre de Babel cuando sucedió la confusión de lenguas. Naturalmente, la mediana del antecesor común de todos los humanos representaría a Adán y Eva.

Conclusión

El paradigma evolucionista de un reloj molecular es profundamente defectuoso en tanto que da por supuesta una evolución a gran escala, lo que literalmente comporta realizar todo el análisis como un ejercicio hipotético en lugar de abordar un experimento empírico. En cambio, los científicos creacionistas e incluso algunos investigadores seculares han adoptado el método empírico directo sin realizar suposiciones previas acerca del tiempo, y los resultados proporcionan fechas no superiores a entre 6.000 y 10.000 años. Así, cuando se eliminan las imaginadas restricciones evolucionistas y se analizan los datos de forma empírica, el resultado es una escala temporal acorde con la cronología de la historia bíblica.

Referencias

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13. Sanford, J. C., J. R. Baumgardner, y W. H. Brewer. 2013. Selection Threshold Severely Constrains Capture of Beneficial Mutations. Biological Information: New Perspectives. R. J. Marks III et al, eds. Hackensack, NJ: World Scientific Publishing, 264-297.

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22. Carter, R. W. 2007. Mitochondrial diversity within modern human populations. Nucleic Acids Research. 35 (9): 3039-3045.

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¿Millones de años? - Datación radiométrica y su dinámica

Perpleja, Janet ve como su hijo contempla pasmado la exposición de dinosaurios. Un cartel le dice que Tyrannosaurus Rex tiene millones de años. Pero el domingo pasado su maestra de Escuela Dominical dijo enfáticamente que Dios hizo la tierra sólo seis mil años atrás. La confusión sobre las fechas le revuelve el estómago. La edad asignada a los fósiles que están frente a ella parece contradecir el relato de la creación, y los latidos del corazón de Janet se aceleran ante la implicación. La tierra, ¿es vieja o nueva? Si es vieja, ¿significa que la Biblia está errada? ¿O podría estar errada la ciencia? ¿Y qué le dirá a su hijo?

Los científicos están de acuerdo en que las técnicas de fechado radiométrico ofrecen la evidencia más concreta, entre todos los sistemas de fechado, para contestar preguntas acerca de la edad de la tierra. Sin embargo, muchos cuestionan la precisión del fechado radiométrico, y abunda la información errónea que describe las distintas técnicas radiométricas. Es posible exponer las explicaciones misteriosas y complicadas del fechado radiométrico con una simple comprensión de sus principios generales. Las respuestas creíbles ante conceptos errados habituales acerca del fechado radiométrico, junto con una comprensión correcta de las Escrituras, puede ayudar a personas como Janet a conciliar los relatos de la creación referidos a la edad de la tierra.

Principios generales del fechado radiométrico

El fechado radiométrico puede compararse con un reloj de arena. Cuando se lo da vuelta, los granos de arena caen de la parte superior a la inferior. Nadie puede predecir el momento en que un grano específico pasará a través del cuello, pero puede estimarse cuánto tiempo se requerirá para que caiga toda la arena.

Ocurre un proceso similar en la descomposición radioactiva. (Para un breve repaso científico, ver el Apartado.) El reloj que permite el fechado es la descomposición “radioactiva” de ciertos tipos de átomos, de una forma a otra. La descomposición radioactiva es producto de combinaciones inestables de protones y neutrones en el núcleo del átomo. Si bien la mayoría de los átomos contienen núcleos estables y no se descomponen, algunos tipos lo hacen. Cuando ocurre la descomposición radioactiva, nadie puede predecir cuáles átomos individuales se descompondrán, y cuándo lo harán. Pero, para una cantidad grande de átomos, puede predecirse la cantidad que se descompondrá en un período de tiempo dado. El átomo original (padre) se transforma en un átomo hijo, que tiene propiedades químicas diferentes.

Sin embargo, existe una diferencia importante entre el fechado radiométrico y el diseño del reloj de arena. A diferencia del reloj de arena, la velocidad de descomposiciones radioactivas en una roca depende de la cantidad de átomos padre (originales) en cualquier momento dado (N₀). A medida que quedan menos átomos padre, ocurren menos descomposiciones. Si se requiere cierto tiempo para que la mitad de los átomos padre de un isótopo radioactivo se descompongan (semivida), llevará la misma cantidad de tiempo para que la mitad de los átomos padre restantes (un cuarto del total original) se descomponga. En el siguiente intervalo, cuando queda sólo un cuarto, sólo un octavo del total se descompondrá. Esto produce una curva de decrecimiento exponencial que aparece como la línea curva decreciente.

Todo fechado radiométrico está basado en esta ecuación muy simple y la curva de decrecimiento exponencial. En otras palabras, N es la cantidad actual de átomos padre, la cantidad original de átomos padre se denomina N₀, t es el tiempo, y k es una constante relacionada con la semivida (el tiempo requerido para que la mitad de los átomos padre de un isótopo radioactivo se descomponga). La simpleza de esta ecuación, combinada con el hecho de que funciona con muchos diferentes métodos de fechado, produce una gran certeza de su confiabilidad.

Un reloj de arena mide la cantidad específica de tiempo que ha transcurrido desde que se lo dio vuelta. El fechado radiométrico también dice cuánto tiempo ha pasado desde que ocurrió un suceso específico. Para las rocas ígneas (las formadas a partir del magma o la lava), el método mide cuánto tiempo ha pasado desde que el material fundido se enfrió y se convirtió en roca. En otros casos, el suceso podría ser el final de un período de calentamiento metamórfico (ej: el calentamiento subterráneo de hasta más de mil grados Fahrenheit) o, para el fechado por radiocarbono, el largo de tiempo desde que una planta o un animal murió. Las diferentes técnicas de fechado brindan cronogramas precisos para determinar las edades de rocas u otros artefactos.

La precisión del fechado radiométrico.Si bien el trabajo en fechado radiométrico comenzó alrededor de 1910, se hizo un progreso relativamente lento hasta fines de la década de 1940. Hay ahora muchos métodos de fechado que han sido probados y vueltos a probar durante más de cincuenta años. Los detectores de radiación miden las semividas de isótopos radioactivos, ya sea directamente, contando la cantidad de átomos que se descomponen en un período de tiempo dado de una cantidad conocida de material padre, o midiendo la proporción entre átomos hijo y padre en una muestra que originalmente consistía exclusivamente de átomos padre. Si bien la cantidad de átomos que se descomponen en cincuenta años puede ser una pequeña fracción del total, se puede hacer un conteo extremadamente preciso de los átomos hijo.

La Tabla 1 indica las semividas de algunos de los métodos radiométricos más frecuentemente usados. Los niveles de incertidumbre de estas semividas son muy pequeños –sólo alrededor de más/menos 2 por ciento para todos excepto el renio (5%), el lutecio (3%) y el berilio (3%). Con este nivel de certeza, si bien una edad podrá variar en un pequeño porcentaje, no quedan dudas en cuanto a si la Tierra fue creada recientemente o hace mucho tiempo. Sin embargo, para medir las edades de cosas precisamente, uno debe aplicar el método de fechado adecuado.

¿Qué método de fechado es el adecuado?Varios dispositivos diferentes miden el tiempo en la vida cotidiana. Un cronómetro mide el tiempo en una carrera de cien metros. Un despertador común mide el tiempo que duerme una persona. Un calendario cuenta los días que faltan para Navidad. Un calendario no puede medir el tiempo en una carrera de cien metros, y un cronómetro no puede contar los días que faltan para Navidad.

Como ocurre con otros relojes, los métodos de fechado radiométrico deben ser adecuados para la muestra que está siendo fechada. Si bien muchas personas están familiarizadas con el fechado por carbono 14, esta técnica fecha material orgánico, como huesos, madera, tela, papel y otros tejidos muertos, ya sea de plantas o animales, y no es eficaz para determinar la edad de las rocas. Los mejores resultados suelen obtenerse si uno usa un método cuya semivida está dentro de un factor de diez de la edad estimada de la muestra. En el caso excepcional de que falten pistas anteriores, podrá ser necesario intentar más de un método a fin de obtener la edad correcta. Si el primer intento arroja insuficientes átomos hijo, se requiere intentar un método con una semivida más corta, o deberán usarse muestras con más átomos padre a fin de que haya más átomos hijo presentes.

La mayoría de los métodos de fechado que se tratan en los siguientes párrafos son aplicables cuando se trata de determinar cuánto tiempo atrás las rocas ígneas se enfriaron y se endurecieron a partir de la magma y la lava. Los átomos suelen mezclarse bien en un líquido como el magma. Cuando el material fundido se enfría y se endurece, los átomos dejan de moverse libremente. Los átomos hijo de la descomposición radioactiva que ocurren luego del enfriamiento de las rocas quedan atrapados donde se originaron dentro de las rocas. Como los granos de arena que se acumulan en el fondo de un reloj de arena, la edad de las rocas puede ser determinada midiendo el número de átomos hijo y el número de átomos padre que quedan, y luego usando la semivida para calcular el tiempo que se necesitó para hacer esos átomos hijo.

Sin embargo, queda una pequeña complicación. Uno no siempre puede suponer que no existieron átomos hijo inicialmente, así que la cantidad inicial del producto hijo debe ser determinada. Cada método de fechado soluciona este problema de su propia forma. Ciertos tipos de fechado funcionan mejor en algunas rocas; otros funcionan mejor en otras rocas, dependiendo de la composición y la edad de las rocas.

Ejemplos de métodos de fechado individuales

Se han usado exitosamente más de cuarenta diferentes métodos de fechado. De estos cuarenta métodos, tres breves ejemplos muestran cómo funcionan algunas de estas técnicas:

Potasio-argón.El potasio, un elemento que abunda en la corteza de la Tierra, tiene un isótopo radioactivo, del cual el 11,2 por ciento se convierte en el isótopo gaseoso, argón-40. Cada vez que una roca se funde y se convierte en magma o lava, el gas argón tiende a escaparse. Cuando se endurece el material fundido, el argón (producido por descomposiciones posteriores del potasio-40) vuelve a quedar atrapado. De esta forma, la formación de una roca ígnea pone a cero el reloj de potasio-argón. El geólogo simplemente mide las cantidades relativas de potasio-40 y argón-40 para fechar la roca.

Sin embargo, suele haber casos en que permanecen pequeñas cantidades de argón en la roca cuando se endurece, debido al argón atmosférico atrapado o de argón que escapa de descomposiciones subterráneas profundas. Se puede hacer fácilmente la corrección tomando en cuenta el argón del aire. Pero el argón subterráneo puede tener una concentración más elevada de argón-40 que escapa de la fundición de rocas más antiguas. Denominado argón-40 sin padre, su potasio padre no proviene de dentro de la roca que está siendo fechada, ni del aire. En estos casos ligeramente inusuales, la fecha dada por el método de potasio-argón normal es demasiado vieja. Sin embargo, los científicos de mediados de la década de 1960 encontraron una forma de solucionar este problema: el método argón-argón.

Si bien ha sido entendido durante más de un tercio de siglo, los grupos que critican los métodos de fechado raramente tratan el método argón-argón. Este método usa exactamente los mismos isótopos padre e hijo que el método potasio-argón y, en realidad, presenta una forma diferente de conocer el tiempo usando el mismo reloj. Este método, más preciso que el método potasio-argón, es menos susceptible al argón sin padre. El método argón-argón puede determinar si un sistema ha sido perturbado. En estos casos, en vez de dar una fecha incorrecta, la roca no da ninguna fecha.²

Rubidio-estroncio.En casi todos los métodos de fechado (excepto el potasio-argón y el argón-argón), alguna cantidad del producto hijo ya existe en las rocas cuando se enfrían. Usar estos métodos es como tratar de saber la hora con un reloj de arena que fue dado vuelta antes de que toda la arena haya caído. Existen buenas técnicas para determinar precisamente cuánto del producto hijo estaba en la roca cuando comenzó a enfriarse y a endurecerse.

En el método rubidio-estroncio, el rubidio-87 se descompone formando estroncio-87. Hay varios otros isótopos del estroncio que son estables y no se descomponen. La proporción de estroncio-87 y uno de los isótopos estables –por ejemplo, estroncio-86– aumenta con el tiempo a medida que más rubidio-87 se convierte en estroncio-87. Pero, cuando la roca se enfría inicialmente, todas las partes de la roca tienen la misma proporción de estroncio-87 y estroncio-86, porque los isótopos están bien mezclados en el magma líquido. Algunos de los minerales de la roca arrancan con una proporción mayor de rubidio con relación al estroncio que otros. El rubidio tiene un tamaño atómico mayor que el estroncio, así que el rubidio no encaja en la estructura cristalina de algunos minerales tan bien como en otros.

Hay varias cosas que pueden, en ocasiones excepcionales, causar problemas para el método de fechado con rubidio-estroncio. Si una roca contiene algunos minerales que son más antiguos que la parte principal de la roca, el fechado puede ser difícil. A veces el magma dentro de la tierra toma minerales no fundidos de la roca circundante al avanzar a través de la cámara de magma. Generalmente un geólogo puede distinguir estos “xenolitos” de los minerales más jóvenes que los rodean. Si llega a usarlos para fechar la roca, los puntos presentados por estos minerales revelan falta de fiabilidad cuando se los traza en un gráfico. Surgen otras dificultades si una roca ha sufrido metamorfismo, es decir si la roca se volvió muy caliente, pero no lo suficientemente caliente como para fundirse por completo (o volver a fundirse). En estos casos, las fechas también aparecen como poco fiables. Algunos de los minerales pueden haberse fundido por completo, mientras otros no se han fundido para nada, con lo cual algunos minerales expresan la edad ígnea mientras otros minerales expresan la edad metamórfica. En estos casos, no se determina ninguna edad, ya que las diferentes edades dentro de la misma roca aparecen como inconsistentes.

En ocasiones excepcionales, el método con rubidio-estroncio ha producido rectas que arrojan fechas erróneas. Esto puede ocurrir cuando la roca que está siendo fechada fue formada a partir del magma que no estaba bien mezclada y que contenía dos lotes distintos de rubidio y estroncio. Un lote de magma tenía composiciones de rubidio y estroncio cerca del extremo superior de la recta, y otro lote tenía composiciones cerca del extremo inferior de la recta. En este caso, los minerales obtuvieron una mezcla de estos dos lotes, y su composición resultante terminó cerca de una línea entre los dos lotes. Esto se denomina la línea de mezcla de dos componentes. Sólo unos treinta casos de esta línea de mezcla han sido documentados entre las decenas de miles de mediciones con rubidio-estroncio hechas.

Si se sospecha que hay una mezcla de dos componentes, debe usarse un segundo método de fechado para confirmar o refutar la fecha con rubidio-estroncio. El acuerdo de varios métodos de fechado es la forma más segura de fechar rocas. Los investigadores han hecho comparaciones de numerosos métodos de fechado en las mismas rocas y han demostrado una gran concordancia, aun en muestras muy antiguas.³

Hay muchos métodos de fechado que funcionan de forma similar al método con rubidio-estroncio. Algunos de los más comunes incluyen el samario-neodimio, renio-osmio y lutecio-hafnio. Todos estos métodos usan diagramas de tres isótopos para determinar la edad. Difieren entre sí principalmente en los tipos de minerales que estos pares de elementos prefieren, en el largo de sus semividas y en las técnicas de medición que emplean.

Uranio-plomo y métodos relacionados. El método de uranio-plomo, usado por primera vez en 1907, es el método de fechado que se ha usado por más tiempo. El sistema de uranio-plomo, más complicado que otros sistemas de padre-hijo, reúne varios métodos de fechado. El uranio natural consiste principalmente de dos isótopos, U-235 y U-238, y estos isótopos se descomponen con diferentes semividas para producir plomo-207 y plomo-206 respectivamente. Además, el plomo-208 es producido por el torio-232. Pueden determinarse tres estimaciones independientes de una roca midiendo los isótopos de plomo y sus isótopos padre: uranio-235, uranio-238 y torio-232. Estos suelen usarse en combinación para verificar la concordancia o acuerdo entre más de un cronómetro.

Radionúclidos extintos: relojes que se agotaron

Luego de que la arena se ha terminado en un reloj de arena, el reloj de arena mismo no ofrece ninguna forma de determinar cuánto tiempo atrás dejó de correr la arena. De forma similar, cuando encontramos que un padre radioactivo, que fue abundante en otro tiempo, ya no existe, significa que ha pasado un intervalo de tiempo mayor que el que el isótopo puede ayudar a medir. En este caso, se dice que el isótopo padre esta “extinto”.

Se han identificado varios isótopos extintos por la presencia medida de cantidades excesivas del isótopo hijo. Estas mediciones muestran isótopos padre que fueron abundantes en otro tiempo, poco después de la creación del sistema solar. Entre estos padres está el calcio-41 (t_1/2= 130.000 años), aluminio-26 (700.000 años), hierro-60 (1,5 millones de años), manganeso-53 (3,7 millones de años), iodo-129 (16 millones de años) y plutonio-244 (82 millones de años). Los radioisótopos extintos brindan evidencia concluyente de que el sistema solar fue creado más atrás que la duración de estas semividas. La Tierra fue creada tanto tiempo atrás que los isótopos radioactivos con semividas menores que quinientos millones de años se han descompuesto, pero no tan atrás que los isótopos radioactivos con semividas más largas hayan desaparecido.⁴ Este escenario es equivalente a encontrar que la arena sigue cayendo en un reloj de arena que mide una hora, mientras que la arena en un reloj de arena que sirve para cocinar un huevo se ha agotado.

Enfrentar los desafíos

El fechado radiométrico ha demostrado ser confiable desde escalas de tiempo relativamente cortos de segundos, minutos, días y años (calibrado con relojes de laboratorio), unos pocos miles de años (calibrados de forma cruzada con otros indicadores de edad confiables), a millones de años (comparación cruzada realizada entre métodos de fechado). Hay personas que cuestionan si los datos del pasado tan lejano pueden ser creíbles. Pero confiar en métodos de fechado es similar a confiar en otros sucesos de la historia. ¿Por qué cree la gente que vivió Abraham Lincoln? Se requiere un plan sumamente elaborado para idear su existencia, incluyendo falsificaciones, fotos falsas, citas falsas y muchas otras cosas. En breve, creer que existió parece ser mucho más razonable que creer que su existencia fue simulada. La situación con el fechado radiométrico es similar, sólo que el análisis de datos de las rocas y no los registros históricos revelan la historia. Las múltiples corroboraciones del fechado radiométrico son un argumento muy fuerte a favor de su validez.

Las fechas radiométricas concuerdan con las escalas de tiempo astronómicas.⁵En astronomía, la constancia de la velocidad de descomposición puede ser verificada fácilmente a distintas distancias. Dado que estas distancias representan diferentes tiempos de viaje de la luz (y, por lo tanto, diferentes eras astronómicas), los astrónomos pueden observar si las velocidades de descomposición eran más lentas o más rápidas en distintas eras. Su investigación revela constancia, y la constancia confirma las fechas radiométricas establecidas.
Hay enormes cantidades de evidencia a favor de la confiabilidad del fechado que han aparecido en publicaciones como Science, Nature y revistas de geología específicas. Sólo en 1999, más de mil artículos publicados sobre el fechado radiométrico concordaron esencialmente en una edad muy antigua para la Tierra.
La mayoría de las rocas son, a efectos prácticos, sistemas cerrados. Algunas personas que dudan han intentado descartar el fechado geológico diciendo que ninguna roca es un sistema completamente cerrado (es decir, las rocas no están aisladas de su entorno y, como resultado, han perdido o ganado algunos isótopos usados para el fechado). Desde una perspectiva sumamente técnica, este punto podrá ser cierto –tal vez un átomo entre un billón se ha perdido en casi todas las rocas–, pero un cambio de este tipo produce un cambio inconmensurablemente pequeño en el resultado. Muchos libros escritos a lo largo de los últimos cuarenta años detallan las condiciones precisas bajo las cuales funcionan los mecanismos de fechado.
La presencia de sólo dos cantidades en el exponente de la ecuación –la semivida y el tiempo– hace que las ecuaciones para el fechado radiométrico sean sumamente sencillas. No hay ninguna evidencia del pasado que sugiera que las velocidades de descomposición podrían disminuir con el tiempo, produciendo fechas incorrectas. El siguiente argumento hace que la idea no tenga sentido en términos de edades “aparentes” pero falsas: Basados en la ecuación, a fin de que las edades parezcan mayores que las verdaderas, todas las semividas deberían cambiar sincronizadamente entre sí. Dado que todos los diferentes métodos de fechado concuerdan, todas las semividas deberían haberse frenado. Esto sería similar a que el tiempo mismo se hubiera frenado.
Existe un concepto erróneo de que el fechado radiométrico está basado en fósiles índice con fechas asignadas mucho antes de que la radioactividad fue descubierta. En realidad, el fechado radiométrico está basado en las semividas de isótopos radioactivos medidos en los últimos cuarenta a ochenta años. Los fósiles no los calibran. El fechado radiométrico se usa más frecuentemente en rocas ígneas mientras que los fósiles se encuentran en rocas sedimentarias.
Las velocidades de descomposición han sido medidas directamente a lo largo de los últimos cincuenta a ochenta años. En algunos casos, un lote de material padre puro se pesa y luego se deja a un lado por mucho tiempo. El material hijo resultante entonces puede ser pesado. A menudo, las descomposiciones pueden ser detectadas más fácilmente por los estallidos de energía que produce cada descomposición. Para esta detección, un lote del material padre puro es pesado cuidadosamente y luego puesto delante de un contador Geiger (o un detector de rayos gamma), que cuenta la cantidad de descomposiciones a lo largo de un período largo de tiempo.
Si no se conocieran bien las velocidades de descomposición, las fechas serían imprecisas. Sin embargo, la mayoría de las velocidades de descomposición usadas para fechar rocas son conocidas con una precisión de hasta el 2 por ciento. Las incertidumbres son algo mayores en el renio (5%), el lutecio (3%) y el berilio (3%).⁶ Estas pequeñas incertidumbres no dan ningún motivo para descartar el fechado radiométrico. Que una roca tenga 100 millones ó 102 millones de años no hace mucha diferencia.
Dado que se usan exponentes en las ecuaciones de fechado, hay personas que creen que un pequeño error en las semividas puede producir errores muy grandes en las fechas. En realidad, un cambio en la semivida del 2 por ciento produce un error de sólo el 2 por ciento en la fecha.
Algunas personas han sugerido que un pequeño cambio en las fuerzas nucleares podría haber acelerado los relojes nucleares durante cierto período, sólo unos pocos miles de años atrás, causando fechas radiométricas falsamente antiguas. Dado que los métodos fechan rocas desde el tiempo de su formación, dicho cambio de las fuerzas nucleares tendría que haber ocurrido luego de que la Tierra (y las rocas) se formaron. Para hacer una diferencia, las semividas requerirían un acortamiento de varios miles de millones de años a varios miles de años, un factor de al menos un millón. Este acortamiento causaría grandes efectos físicos. Por ejemplo, la Tierra es calentada sustancialmente por la descomposición radioactiva. Si esa descomposición fuera acelerada por un factor de un millón aproximadamente, el tremendo pulso calórico derretiría fácilmente todo el planeta, incluyendo las rocas en cuestión.
Hay quienes sugieren que la “vida completa” (el tiempo en que todo el padre ha desaparecido) debería medirse en vez de la semivida (el tiempo en que la mitad ha desaparecido). A diferencia de la arena en el reloj de arena, que cae a una velocidad constante, independientemente de cuánto queda, la cantidad de descomposiciones radioactivas es proporcional a la cantidad del padre que queda. Luego de dos semividas, queda ½ x ½ = ¼, y así sucesivamente. Luego de 10 semividas queda 2^-10 = 0,098%. Los científicos a veces usan, en cambio, el término “vida media”, es decir la vida promedio de un átomo padre. La vida media siempre es 1/ln(2) = 1,44 veces la semivida. La mayoría de las personas entienden más fácilmente la semivida.
Cuando se someten a las rocas usadas en los métodos de fechado al calor, frío, presión, vacío, aceleración y fuertes reacciones químicas que podrían ser experimentados en la Tierra u otros planetas, no se produce ningún cambio significativo en las velocidades de descomposición radioactiva.
Se han hecho afirmaciones de falta de confiabilidad basadas en el fechado impreciso de una roca de la erupción del monte Santa Elena, en 1980. El laboratorio de fechado informó que tenía varios millones de años. ¿Significa esto que no es confiable el método radiométrico? No cuando se siguen los procedimientos correctos. El fechado radiométrico puede ser “engañado” si se usa un único método de fechado incorrectamente sobre una muestra. Cualquiera puede mover las manecillas del reloj para que indique la hora incorrectamente. Asimismo, las personas que buscan activamente fechas radiométricas incorrectas pueden encontrarlas. Sin embargo, múltiples métodos de fechado usados en conjunto en rocas ígneas son generalmente confiables.
Algunas personas proponen que, dado que el helio y el argón radiogénico siguen escapando del interior de la Tierra, la Tierra debe ser joven. Sin embargo, los isótopos padre radioactivos, el uranio y el potasio, tienen semividas muy largas, como lo indica la Tabla 1. Estos padres aún existen, y aún producen helio y argón en abundancia en el interior de la Tierra. Además, existe un desfase de tiempo entre la producción de los productos hijo y su escape (o desgasificación). Si la Tierra fuera geológicamente joven, se hubiera producido muy poco helio y argón a esta altura. ¿Qué muestra la evidencia? Los investigadores han comparado la cantidad de argón en la atmósfera con la cantidad esperada de la descomposición del potasio a lo largo de 4.600 millones de años, y encuentran consistencia.
Una especulación no confirmada puede producir la idea de que sólo los no teístas y otros que desechan la infalibilidad de la Biblia dan credibilidad a las técnicas de fechado radiométrico. Sin embargo, las raíces de la era científica pueden ser rastreadas a la idea de que la creación de Dios es verificable, confiable y digna de un estudio sistemático. El concepto clave de dicho estudio detalla la revelación de Dios mismo, no sólo a través de la Biblia (revelación especial) sino también a través de la creación (revelación general). Una gran cantidad de otros cristianos reconocen con convicción que el fechado radiométrico respalda la evidencia de que Dios creó la Tierra miles de millones de años atrás, y no hace miles de años. Hay muchos cristianos que trabajan en el campo del fechado radiométrico.

La Palabra de Dios valida las conclusiones científicas

Aceptar la confiabilidad del fechado radiométrico no puede considerarse equivalente a transigir en cuanto a la infalibilidad espiritual e histórica de la Palabra de Dios. Muchos cristianos consideran que una lectura correcta de Génesis 1 indica que la palabra “día” se refiere literalmente a un período largo de tiempo.

El salmista se maravillaba ante el alcance de la creación de Dios. Hoy, toda la creación de Dios, tanto en su dimensión temporal como espacial, habla aún más claramente de la naturaleza impresionante del Creador. Los cielos ciertamente declaran la gloria de Dios, y la Tierra ciertamente muestra la obra de Dios. El fechado radiométrico testifica de la magnificencia del poder de Dios. Una consideración cuidadosa de todos los hechos científicos y todos los pasajes pertinentes de las Escrituras pueden ayudar a personas como Janet a discernir tanto la edad de la Tierra como la validez del relato de la creación bíblico. Juntos, la ciencia y las Escrituras brindan la respuesta que Janet necesita. para ella y para su hijo.

Roger C. Wiens escribió su disertación doctoral sobre proporciones de isótopos en meteoritos. Trabajó durante diez años en los departamentos de geología de Caltech y la Universidad de California, San Diego, caracterizando rocas oceánicas y proporciones de isótopos en diamantes, y estudiando la factibilidad de una misión espacial de la NASA. Trabaja actualmente en el Departamento de Ciencias Atmosféricas de Los Alamos National Laboratory. Ha publicado más de 20 escritos de investigación científica y ha publicado también artículos en revistas cristianas. El Dr. Wiens ha sido miembro de iglesias menonitas, bautistas y congregacionales conservadoras.

Glosario:

Átomo: La unidad más pequeña en que pueden dividirse los materiales. Un átomo tiene un diámetro de una diez mil millonésima de centímetro, aproximadamente, y consiste de un núcleo de nucleones (protones y neutrones) rodeado por electrones.
Elemento: Una sustancia que tiene cierta cantidad de protones en el núcleo y propiedades únicas. Los elementos pueden ser descompuestos adicionalmente en isótopos, que tienen casi todas las mismas propiedades excepto por su masa y sus características de descomposición radioactiva.
Fechado radiométrico: La determinación de un intervalo de tiempo (ej: el tiempo desde la formación de una roca) mediante la descomposición radioactiva de su material. El fechado radiométrico es un subconjunto de los muchos métodos de fechado usados en la geología.
Gráfico de tres isótopos: En el fechado, este es un gráfico en el cual un eje representa el isótopo padre y el otro eje, el isótopo hijo. Tanto el isótopo padre como el hijo se colocan con relación a un isótopo del elemento hijo que no es producido por la descomposición radioactiva. Este tipo de gráfico da la edad independientemente de las cantidades originales de los isótopos.
Hijo: El elemento o isótopo que es producido por descomposición radioactiva.
Isótopo: Átomos de un elemento dado que tienen la misma masa atómica. La mayoría de los elementos tienen más de un isótopo. La mayoría de los elementos radioactivos usados para el fechado tienen un isótopo radioactivo y al menos un isótopo estable. Por ejemplo, el carbono-14 (que pesa 14 unidades de masa atómicas) es radioactivo, mientras que los isótopos más comunes, carbono-12 y carbono-13, no lo son.
Magma: Material caliente fundido del cual se forman las rocas. Cuando el magma hace erupción en la superficie de la tierra, se lo denomina lava.
Metamorfismo: El calentamiento de las rocas durante períodos de tiempo largos a temperaturas que son lo suficientemente elevadas como para cambiar la estructura cristalina, pero no lo suficientemente calientes como para fundir la roca. El metamorfismo tiende a alterar o poner a cero los relojes de fechado radiométrico, si bien algunas técnicas radiométricas son más resistentes a la puesta a cero que otras.
Mezcla de dos componentes: La mezcla de dos materiales fuente diferentes para producir una roca. En ocasiones excepcionales esto puede resultar en una edad incorrecta para ciertas técnicas que usan gráficos de tres isótopos. La mezcla de dos componentes puede ser reconocida si se usa más de una técnica de fechado, o si se fechan las rocas circundantes.
Nucleones: Neutrones y protones, que constituyen el núcleo de un átomo.
Padre: El elemento o isótopo que se descompone. El elemento que produce se denomina hijo.
Radioactivo: Sujeto al cambio de un elemento a otro. Durante el cambio, o descomposición, se libera energía en la forma de luz o partículas de energía.
Radiocarbono: Carbono-14, que se usa para fechar material muerto de plantas o animales. El radiocarbono no se usa para fechar rocas.
Roca ígnea: Una roca formada de la lava fundida. Los otros dos tipos de rocas son las sedimentarias (formadas por la unión de tierra y arena) y las metamórficas (rocas vueltas a formar por el calor durante períodos de tiempo largos).
Semivida: La cantidad de tiempo que se requiere para que la mitad de los átomos de un isótopo radioactivo se descompongan.
Sistema cerrado: Un sistema (roca, planeta, etc.) que sin ninguna influencia o intercambio con el mundo exterior. En realidad, siempre hay algún intercambio o influencia, pero si esta cantidad es completamente insignificante para el proceso considerado (ej: para el fechado, si la pérdida o ganancia de átomos es insignificante), a efectos prácticos el sistema puede ser considerado cerrado.
Xenolito: Literalmente, un trozo de roca extraño dentro de una roca. Algunas rocas contienen pedazos de rocas más antiguas dentro de ellas. Estos pedazos fueron arrancados de la cámara de magma en la que la roca principal se formó, y fueron incorporados a la roca sin fundirse. Los xenolitos no ocurren en la mayoría de las rocas, y suelen ser reconocibles a la vista cuando ocurren. Si no son reconocidos, pueden producir una fecha incorrecta para una roca (la fecha puede ser del xenolito más antiguo).

Referencias:

Norman E. Holden, “Total Half-Lives for Selected Nuclides,” Pure Applied Chemistry 62 (1990), 941-58. Ver también libros de texto sobre geocronología, como Alan P. Dickin, Radiogenic Isotope Geology (New York: Cambridge Press, 1995); Gunter Faure, Principles of Isotope Geology, 2d ed. (New York: Wiley, 1986).
2. Roger C. Wiens, Radiometric Dating: A Christian Perspective, disponible del sitio Web de ASA (1995) http://www.asa3.org/ASA/resources/Wiens.html; Internet; consultado el 1/8/01. Ver también libros de texto sobre geocronología como los de Dickin; Faure.
Wiens; G. Brent Dalrymple, The Age of the Earth (Stanford, CA: Stanford University Press, 1991).
Algunos isótopos con semividas más breves que varios cientos de millones de años aún existen, pero sólo porque están siendo reaprovisionados, ya sea por rayos cósmicos (un caso especial, ej: los últimos ítems de la Tabla 1) o porque ellos mismos son hijos de un padre que ha vivido más tiempo, como el uranio.
Hugh Ross, Creation and Time, (Colorado Springs, CO: NavPress, 1994).
Holden, 941-58; ver también libros de texto sobre geocronología, como Dickin; Faure.
Semividas tomadas de Holden, 941-58; ver también libros de texto sobre geocronología, como Dickin; Faure.

Tabla 1
Parejas de padre-hijo y semividas de algunos de los métodos radiométricos usados más frecuentemente.⁷

Isótopo radioactivo (“Padre”)	Producto de la descomposición (“Hijo”)	Semivida (Años)
Samario-147	Neodimio-143	106.000 millones
Rubidio-87	Estroncio-87	48.800 millones
Renio-187	Osmio187	42.000 millones
Lutecio-176	Hafnio-176	38.000 millones
Torio-232	Plomo-208	14.000 millones
Uranio-238	Plomo-206	4.500 millones
Potasio-40	Argón-40	1.260 millones
Uranio-235	Plomo-207	700 millones
Berilio-10	Boro-10	1,52 millones
Cloro-36	Argón-36	300,000
Carbono-14	Nitrógeno-14	5.715

Átomos, isótopos y descomposición radioactiva

Por Fazale Rana, Ph.D.

Los átomos, las unidades más pequeñas y distintas químicamente de la materia, tienen un tamaño aproximado de 0,1 a 0,2 nanometros (un nanometro es una mil millonésima de metro). Hay tres partículas elementales que constituyen los átomos. Dos de ellas, los protones y los neutrones, interactúan para formar el núcleo del átomo. Una nube de electrones que rodea el núcleo. En esencia, todo el volumen del átomo proviene de su nube de electrones, en tanto que casi todo el peso del átomo reside en los protones y neutrones de su núcleo.

Los protones tienen una carga positiva unitaria, mientras que los neutrones no tienen carga. Esto hace que el núcleo tenga una carga positiva igual a la cantidad de protones que residen en el núcleo. Los electrones tienen una carga negativa. Para que un átomo mantenga neutralidad eléctrica, la cantidad de sus electrones deberá igualar a la cantidad de sus protones.

La cantidad y la disposición de los electrones que rodean el núcleo determinan la química del átomo. Dado que la estructura electrónica de un átomo depende de la cantidad de sus protones, esa cantidad de protones (el número atómico) define al átomo. Todo átomo con 19 protones, por ejemplo, es un átomo de potasio; todo átomo con 37 átomos es un átomo de rubidio, y todo átomo con 38 protones es un átomo de estroncio. La cantidad de protones y neutrones determina la masa del átomo (masa atómica).

Mientras la cantidad de protones debe permanecer fija para un tipo particular de átomo, la cantidad de neutrones puede variar. La variación en el número de neutrones no cambia la química del átomo, pero sí cambia el peso atómico. Por ejemplo, el potasio-39 tiene 19 protones y 20 neutrones; el potasio-40 tiene 19 protones y 21 neutrones. Tanto el potasio-39 como el potasio-40 muestran idénticas propiedades químicas, ya que ambos poseen 19 protones. El potasio-40 pesa más que potasio-39 en una unidad de masa atómica (uma), ya que tiene un neutrón más en su núcleo que el potasio-39.

Los átomos que tiene un número idéntico de protones pero tienen diferentes cantidades de neutrones son llamados isótopos. El potasio-39 y el potasio-40 son ambos isótopos del potasio.

Hay ciertas combinaciones de cantidades de protones y neutrones que son inestables. Cuando ocurre esta inestabilidad, el núcleo se descompone a través de la descomposición radioactiva en una combinación estable de protones y neutrones. En este proceso de descomposición, el núcleo del átomo (padre) gana o pierde protones. Esto resulta en la formación de un nuevo átomo (hijo). Por ejemplo, el núcleo de potasio-40 es inestable. Como resultado, el núcleo del potasio-40 toma un electrón de la nube de electrones que lo rodea. Este electrón se combina con un protón para formar un neutrón. El núcleo resultante gana un neutrón y pierde un protón. Dado que la cantidad total de protones más neutrones define la masa del átomo, la masa atómica permanece igual, pero el número atómico se reduce en uno. Este átomo hijo recién formado posee 18 protones, 18 electrones y 22 neutrones. Todo átomo con 18 protones es un átomo de argón. Esta transformación, o “descomposición radioactiva”, altera las propiedades químicas del átomo de potasio padre, produciendo un átomo hijo de argón, un gas.