Descubriendo la edad del agua: el papel del Carbono-14 en la datación de aguas subterráneas
Introducción
Cuando bebemos un vaso de agua o regamos una planta, rara vez nos preguntamos cuánto tiempo ha pasado ese líquido bajo la tierra, antes de llegar a nuestras manos. Sin embargo, en muchas regiones del mundo, especialmente donde el agua superficial es escasa, se depende del agua subterránea , que ha permanecido almacenada durante cientos, miles o incluso decenas de miles de años, para suplir las necesidades diarias de consumo. Pero, ¿cómo sabemos qué tan antigua es esta agua? Se puede encontrar la respuesta aplicando un método científico sorprendente y poderoso: la datación por carbono-14 (¹⁴C).
El carbono-14 o radiocarbono es un isótopo radiactivo del carbono (C) que se forma naturalmente en la atmósfera cuando los rayos cósmicos interactúan con el nitrógeno (N). Este isótopo se distribuye uniformemente sobre la atmósfera y reacciona con el dioxígeno para formar dióxido de carbono (CO2) y se incorpora al ciclo natural del C. Las plantas absorben ese CO₂ durante la fotosíntesis, los animales lo incorporan al ingerir las plantas, y en el caso del agua, el ¹⁴C disuelto entra en el sistema cuando el agua se infiltra en el suelo y entra en contacto con el CO₂ del aire del subsuelo[1, 2, 3] (Fig. 1).
Figura 1. Datación de aguas con carbono-14 (¹⁴C). Fuente: Propia
Datación de Aguas con Carbono-14
Cuando el agua subterránea queda atrapada en acuíferos profundos, el ¹⁴C que contiene comienza a descomponerse de manera constante porque es inestable. Incluso, con el tiempo se desintegra en nitrógeno a un ritmo conocido (su vida media es de unos 5,730 años). Por lo tanto, cuanto menos ¹⁴C queda en una muestra de agua, más antigua es[3, 4].
Para datar el agua con este método, se extrae una muestra del acuífero que contiene C en forma de iones bicarbonato (HCO₃⁻), ya que estos reflejan el contenido de C disuelto en el agua cuando se infiltró. Luego, se mide cuánto ¹⁴C hay presente en esa muestra y se compara con los niveles actuales de ¹⁴C en la atmósfera. Esta comparación permite calcular una «edad aparente» del agua[3, 4].
Sin embargo, este cálculo no es tan simple como parece, porque a lo largo del tiempo el agua puede interactuar con materiales del subsuelo (como rocas carbonatadas) que no contienen ¹⁴C, lo que diluye su concentración y puede hacer que el agua parezca más antigua de lo que realmente es. Por lo que se deben aplicar correcciones geoquímicas que consideran el tipo de roca, el pH del agua y otros factores locales[4, 5].
En sí, el ¹⁴C es especialmente útil para fechar aguas subterráneas con una edad de entre 1.000 y 30.000 años, aunque en condiciones especiales puede extenderse un poco más. Este rango es perfecto para estudiar aguas profundas que se recargan lentamente y que no han sido afectadas por actividades humanas recientes. Es muy común que este método se use en estudios de acuíferos en desiertos, llanuras áridas o zonas con baja recarga de agua[5].
Importancia de conocer la edad del agua subterránea
Conocer la edad del agua subterránea no es solo una curiosidad científica. Es vital para tomar decisiones sobre su uso, siendo clave para gestionar los recursos hídricos de manera sostenible. Si se descubre que un acuífero contiene agua con más de 20.000 años de antigüedad, posiblemente signifique que el acuífero se recarga extremadamente lento o incluso que ya no se recarga. Por lo tanto, extraer esa agua sería como usar un recurso no renovable.
Además, la datación con ¹⁴C puede usarse en combinación con otras herramientas para mapear la dinámica de los acuíferos, identificar zonas de recarga, y prevenir la sobreexplotación.
En conclusión, la datación de aguas con ¹⁴C nos permite mirar hacia el pasado profundo del planeta a través de algo tan cotidiano como el agua. Este método transforma una simple muestra de pozo en una cápsula del tiempo, revelando historias de climas antiguos, movimientos geológicos y procesos invisibles que han moldeado el mundo subterráneo. En un contexto de creciente escasez hídrica, comprender la historia del agua no es un lujo: es una necesidad.
Referencias Bibliográficas
[1] Faure, G. y Mensing, T. M., (2005). Isotopes: Principles and Applications. 3.ª ed. Hoboken: John Wiley & Sons.
[2] Mook, W. G., (2000). Environmental Isotopes in the Hydrological Cycle: Principles and Applications. Paris: UNESCO/IAEA.
[3] Fontes, J. C. y Garnier, J. M., (1979). Determination of the initial 14C activity of the total dissolved carbon: A review of the existing models and a new approach. Water Resources Research, 15(2), pp. 399–413.
[4] Plummer, L. N., Prestemon, E. C. y Parkhurst, D. L., (1994). An interactive code (NETPATH) for modeling net geochemical reactions along a flow path. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 94–4169.
[5] Edmunds, W. M. y Wright, E. P., (1979). Groundwater age and recharge in the aquifer of the Kufra Basin, Libya. Journal of Hydrology, 40(3–4), pp. 215–235.
Autores: Gabriela Farías y Clarisa Vargas
Unidad de Procesos Metalúrgicos, Centro de Tecnología de los Materiales