Erros nas datas das origens humanas


Laboratório de ciência (Imagem de Genea Geo em NightCafé Studio - https://creator.nightcafe.studio)
Imagem de Genea Geo em NightCafé Studio


por Hugh Ross
29 de junho de 2020

Uma das perguntas mais comuns feitas aos acadêmicos de Reasons to Believe pode ser expressa por este par de perguntas:

  • Quando surgiu a humanidade?
  • Você pode ser preciso?

Produzir uma data científica para a origem dos seres humanos não é fácil e está longe de ser preciso e confiável. Todos os métodos científicos usados ​​para datar as origens humanas, ao contrário dos hominídeos que precederam significativamente os humanos, envolvem grandes erros estatísticos e até mesmo erros sistemáticos maiores.

Tipos de Erros

Erros estatísticos, também conhecidos como erros aleatórios, referem-se às imprecisões na realização de medições. Erros sistemáticos referem-se a fatores ambientais e instrumentais que podem deslocar todas as medições para cima ou para baixo em valor.

Em alguns casos, os fatores ambientais e instrumentais são conhecidos e os cientistas podem determinar o intervalo de possíveis alterações dos valores das medições. Em outros casos, os fatores ambientais e instrumentais são conhecidos, mas os cientistas não conseguem determinar o intervalo de possíveis alterações dos valores das medições. Nos casos restantes, os cientistas conseguem identificar apenas alguns dos possíveis fatores ambientais e instrumentais ou não conseguem identificar nenhum deles.

Distinguindo Erros nas Ciências Simples vs. Ciências da Vida
 
Nas ciências simples, como astronomia, física, físico-química e geofísica, frequentemente os fatores ambientais e instrumentais são bem compreendidos e os cientistas são capazes de determinar uma gama de valores para possíveis alterações dos valores de medição. Portanto, quando esses cientistas publicam um artigo de pesquisa, seus resultados incluirão uma média de suas medições ± {mais ou menos, ou seja, a margem de variação para mais e para menos} o erro estatístico provável ± o erro sistemático provável. Ao contrário do erro estatístico, o mais e o menos para o erro sistemático podem não ser os mesmos. Se não for declarado, o erro provável em cada caso é uma certeza de 67% de que o valor real não se encontra fora da faixa de erro declarada. Todavia, os cientistas que trabalham nas ciências simples frequentemente apresentarão os erros estatísticos e sistemáticos em seus resultados onde o nível de certeza é de 95 ou 99%.

Uma regra prática nas ciências simples é que nenhum resultado publicado é confiável a menos que o(s) autor(es) identifique(m) a gama completa de possíveis efeitos sistemáticos e demonstrem como determinaram a gama de possíveis alterações em suas medições pelos efeitos sistemáticos. Mesmo assim, é preciso cautela. Há muitos exemplos em periódicos de astronomia e física em que artigos subsequentes apontaram um efeito sistemático negligenciado.

Nas ciências da vida, o assunto é tipicamente tão complexo que os pesquisadores não conseguem identificar a gama completa de possíveis efeitos sistemáticos, muito menos a gama de alterações que tais efeitos podem fazer em suas medições. Portanto, os cientistas da vida tipicamente publicam apenas seus erros estatísticos.

Mesmo cientistas que leem regularmente a literatura de pesquisa em ciências da vida frequentemente depositam muito mais confiança nos resultados publicados do que os resultados justificam. O público leigo, ainda mais, pode ser vítima de confiar mais do que deveria nos resultados publicados.

Efeitos Sistemáticos na Datação por Carbono-14 das Origens Humanas
 
O método de datação mais confiável para as origens humanas é a datação por carbono-14. É a única ferramenta radiométrica útil para datar restos mortais e artefatos humanos. A datação por carbono-14 mede quanto tempo se passou desde que um organismo vivo parou de respirar moléculas de carbono da atmosfera. Em outras palavras, ela mede há quanto tempo um organismo ou um tecido de um organismo, por exemplo, papiro, está morto.

A meia-vida do carbono-14 é de 5.715 +/- 30 anos. [1] Datas de medições de decaimento radioativo deixam de ser confiáveis ​​quando a data da amostra encontra-se fora de um fator de sete ou um sétimo da meia-vida (em outras palavras, sete vezes 5.715 ou um sétimo de 5.715). Para o carbono-14, esse intervalo de datas é de 800 a 40.000 anos atrás. Qualquer amostra com mais de 40.000 anos não pode ser datada de forma confiável usando carbono-14.

Taxa de Raios Cósmicos
 
A datação por carbono-14, entretanto, não é livre de efeitos sistemáticos. O carbono-14 na atmosfera é produzido por raios cósmicos que atingem o nitrogênio-14. Um efeito sistemático na datação por carbono-14 é que a taxa de raios cósmicos que atingem a atmosfera pode mudar ao longo do tempo. Os raios cósmicos vêm predominantemente dos restos de erupções de supernovas. Durante os últimos 44.000 anos, houve quatro eventos de supernovas dentro de 360–820 anos-luz da Terra. [2] Essas distâncias são próximas o suficiente para alterar as datas de carbono-14, mas geralmente em não mais do que cerca de 10%.

Localização do Organismo

Outro efeito sistemático do carbono-14 é a localização do organismo quando ele estava vivo. Se ele estivesse em uma altitude elevada, o ar que ele estava respirando teria sido exposto a mais raios cósmicos. Se ele estivesse no subsolo ou vivendo sob uma densa copa de floresta, o ar que ele estava respirando teria sido exposto a menos raios cósmicos.

Exposição a Radioisótopos
 
Outro efeito sistemático do carbono-14 é a exposição do nitrogênio-14 a radioisótopos como urânio-235, urânio-238 e tório-232. Esses radioisótopos podem transformar pequenas quantidades de nitrogênio-14 em carbono-14. São esses radioisótopos na crosta terrestre que explicam, por exemplo, por que zircões e diamantes com bilhões de anos registram datas de carbono-14 de cerca de 58.000 anos.

Felizmente, os efeitos sistemáticos na datação por carbono-14 podem quase sempre ser identificados e os erros sistemáticos resultantes determinados. Portanto, a datação por carbono-14, onde aplicável, é o método que os antropólogos preferem para investigar origens humanas e artefatos humanos. É o único método de datação confiável à disposição deles e é útil apenas para restos mortais e artefatos humanos com menos de 40.000 anos.

Efeitos Sistemáticos em Outros Métodos de Datação de Origens Humanas
 
Normalmente, os antropólogos não têm o luxo de poder empregar a datação por carbono-14. Os métodos alternativos de datação mais comuns que eles usam são a luminescência térmica e óptica.

Limitações da Luminescência Térmica e Óptica
 
Calor e luz fazem com que certos produtos químicos nos tecidos emitam luz fluorescente. A luminescência térmica e óptica medem por quanto tempo uma amostra foi cortada da exposição ao calor e à luz, geralmente a luz solar. Normalmente, ela mede por quanto tempo uma amostra foi enterrada por sua capacidade de fluorescência.

Por exemplo, na luminescência óptica, quando um grão cristalino, como o quartzo, é enterrado e cortado da luz solar, a decadência radioativa do urânio e do tório nas rochas e no solo ao redor tirará elétrons do cristal da posição. Alguns desses elétrons se acumulam ao longo do tempo em defeitos no cristal. A datação por luminescência óptica mede o grau de acúmulo para determinar há quanto tempo o cristal foi enterrado.

A luminescência térmica e óptica tem efeitos sistemáticos óbvios que podem ser bem grandes. A intensidade do calor ou da luz antes da amostra ser enterrada pode ser alta ou baixa dependendo do ambiente em que a amostra existia. O processo de enterramento pode não ser imediato. Em vez disso, pode ser estendido por um período significativo. Outro grande efeito sistemático é quantas vezes e de que maneiras o enterramento foi interrompido ou perturbado.

Em luminescência térmica e óptica, pesquisadores datam um ou mais cristais minerais em um artefato, não os restos de um organismo. Deve-se assumir que o artefato foi colocado em sua localização atual por, por exemplo, um humano antigo e não por algum outro meio. Há também o problema de distinguir entre um cristal associado a um enterro relativamente recente ou um artefato de outros cristais que foram enterrados antes. Além disso, é possível que um artefato enterrado em sedimento de uma idade relativamente jovem seja movido por uma variedade de processos geológicos ou pelas ações de outras criaturas — por exemplo, a atividade de escavação de um urso — para uma camada de sedimento de uma idade mais antiga.

Um exemplo famoso da enormidade de possíveis erros sistemáticos na datação por luminescência térmica e óptica são os artefatos no Jinmium Rock Shelter, no norte da Austrália. Uma data de termoluminescência de artefatos aborígenes foi citada como evidência de que os humanos ocuparam a Austrália por pelo menos os últimos 60.000 anos. [3] Uma análise posterior de carbono-14 mostrou que os artefatos mais antigos tinham apenas 3.000 anos. [4] Nas palavras dos autores da análise posterior, a data anterior estava errada “por mais de uma ordem de magnitude”. [5]

Esta reavaliação dos artefatos de Jinmium não descarta a ocupação humana na Austrália antes de 3.000 anos atrás. Contudo, reduz a data para a evidência mais antiga da ocupação da Austrália por humanos por um fator de cerca de dois. Outros locais na Austrália onde tanto a datação por radiocarbono quanto a espectrometria de massa atômica foram aplicadas produzem datas para artefatos humanos de cerca de 30.000 anos atrás. [6]


Luminescência em amostras de cristais de rocha (Imagem de Reasons to Believe - https://reasons.org)
Luminescência em amostras de cristais de rocha (Imagem de Reasons to Believe)


Limitações da Ressonância de Spin Eletrônico e Datação de Urânio-Tório
 
Dois outros métodos de datação frequentemente usados ​​por antropólogos são a ressonância de spin eletrônico e o urânio-tório. A ressonância de spin eletrônico é uma versão sofisticada dos métodos de luminescência térmica e óptica. O método mede a quantidade de elétrons desemparelhados em uma amostra previamente exposta à radiação natural. Para que esse método produza uma data confiável, um pesquisador precisa saber as taxas de radiação natural passadas às quais a amostra foi exposta. Portanto, a datação por ressonância de spin eletrônico está sujeita aos mesmos efeitos sistemáticos que assolam a datação por luminescência térmica e óptica.

O método de datação urânio-tório mede há quanto tempo uma amostra foi precipitada pela primeira vez na água. O método é baseado no fato de que o tório não é solúvel em água, mas o urânio é. Um dos raros isótopos do urânio, o urânio-234 decai em tório-230 com uma meia-vida de 245.000 anos. (O urânio-234 existe na Terra apesar da idade de 4,567 bilhões de anos da Terra porque é um produto de decaimento indireto do urânio-238, que tem uma meia-vida de 4,468 bilhões de anos.) Portanto, determinar a proporção de tório-230 para urânio-234 em uma amostra produz o tempo desde sua precipitação se, e somente se: (1) alguém sabe que a amostra é inteiramente de um único evento de precipitação rápida e (2) a amostra posteriormente não sofreu nenhuma perturbação ou contaminação significativa.

Datação por DNA

Duas das ferramentas mais frequentemente citadas para datar a origem dos seres humanos são a análise do DNA mitocondrial e a análise do cromossomo Y. Todos os humanos obtêm seu DNA mitocondrial exclusivamente de suas mães e todos os humanos do sexo masculino obtêm seus cromossomos Y exclusivamente de seus pais. Portanto, os geneticistas podem determinar o tempo de volta a uma mulher e um homem dos quais todos nós descendemos pelo seguinte processo:

  1. medindo a diversidade genética na população humana atual
  2. assumindo taxas de mutação para DNA mitocondrial e DNA do cromossomo Y
  3. assumindo um tempo médio entre o nascimento e a reprodução

Alguns dos possíveis erros sistemáticos na datação de DNA são óbvios para os pesquisadores. Outros são mais sutis. Os cientistas sabem que a taxa de mutação não é a mesma para todos os humanos em todos os momentos e em todas as regiões geográficas. Embora certos fatores ambientais e sociais sejam conhecidos por impactar substancialmente as taxas de mutação humana, uma série de outros ainda não foram estudados.

Incertezas Astronômicas

Mesmo os fatores ambientais e sociais que são conhecidos podem envolver enormes incertezas. Exemplos seriam mutações geradas por raios cósmicos de eventos de erupções de supernovas passadas e mutações geradas por grandes erupções solares passadas. Durante os últimos dez mil anos, não houve erupções de supernovas a menos de 5.000 anos-luz de distância. [7] Houve quatro erupções de supernovas há 22.000–44.000 anos que estavam a 320–820 anos-luz de distância e mais nove há 35.000–115.000 anos que estavam a 350–700 anos-luz de distância. [8] Da mesma forma, não houve grandes erupções solares durante os últimos 10.000 anos e provavelmente várias há 10.000–115.000 anos. Deixar de considerar o impacto das erupções de supernovas e grandes erupções solares por si só implica que as datas de DNA publicadas para a origem dos humanos podem estar seriamente superestimadas.

Incertezas da Reprodução Humana


Da mesma forma, ninguém realmente sabe com precisão os tempos entre o nascimento e a reprodução ao longo da história humana. No entanto, os valores atuais que incorporam o controle de natalidade generalizado e longos tempos de espera por estabilidade profissional (antes da gravidez) certamente colocam esse tempo no limite superior.

De uma perspectiva bíblica, é possível que quando Deus criou Eva, ele dotou seus óvulos com uma diversidade de DNA mitocondrial. Nesse caso, o tempo calculado, com base na análise do DNA mitocondrial, de volta à primeira mulher da qual todos nós descendemos pode ser muito maior do que realmente é. Similarmente, o encurtamento da expectativa de vida humana potencial que ocorreu após o dilúvio de Noé pode ter envolvido a alteração de Deus no DNA do cromossomo Y.

Datando os Hominídeos Pré-humanos e Seus Artefatos

Para restos e artefatos pré-humanos, alguns métodos de datação mais confiáveis ​​estão disponíveis. Por exemplo, a datação argônio-argônio e a datação paleomagnética podem ser empregadas em amostras que variam de 250.000 anos atrás a vários milhões de anos atrás.

Esses métodos não são isentos de efeitos sistemáticos. Todavia, os possíveis erros sistemáticos medem muito abaixo dos métodos usados ​​para datar as origens humanas. Essa diferença explica por que os leitores podem depositar um pouco mais de confiança nas datas científicas dos hominídeos pré-humanos.

Quatro Cuidados para Interpretar as Datas Científicas para as Origens Humanas
 
Como, então, devemos avaliar e interpretar as datas científicas para as origens humanas e/ou artefatos atribuídos aos primeiros humanos? Primeiro, os leitores precisam tomar cuidado com o viés da borda da barra de erro. Um exemplo dessa tendência ocorre quando cientistas, jornalistas e blogueiros da internet afirmam que os humanos datam de pelo menos 200.000 anos atrás com base em um cálculo publicado de que a Eva mitocondrial viveu 157.000 ± 40.000 anos atrás. Uma data de 200.000 anos atrás (a borda da barra de erro) não é a mesma que uma data de 117.000–197.000 anos atrás (o intervalo).

Segundo, os leitores precisam perceber que muitas datas publicadas para origens humanas e artefatos atribuídos à atividade humana inicial incluem apenas os erros estatísticos. Frequentemente, esses erros prováveis ​​são menores que 10% da idade reivindicada. Os leitores podem olhar para um erro estatístico tão pequeno e concluir que a idade reivindicada pode ser considerada confiável quando, na verdade, o erro sistemático pode ser maior que +/– 1.000%. 

Terceiro, os leitores precisam reconhecer que, com exceção da datação por carbono-14, simplesmente não é possível para os cientistas determinarem um valor para o provável erro sistemático. Essa incapacidade explica por que os antropólogos nunca publicam erros estatísticos e sistemáticos para suas medições de idade. Contudo, os antropólogos não sempre, mas às vezes, identificarão efeitos sistemáticos prováveis ​​em seus artigos revisados ​​por pares sem atribuir um valor a tais efeitos. Esses autores devem ser elogiados por sua cautela. Os leitores, porém, precisam exercer sua própria cautela, reconhecendo que a antropologia é de uma natureza tão extremamente complexa que ainda não é possível para nenhum antropólogo identificar todos os efeitos sistemáticos prováveis ​​e possíveis.

Quarto, os efeitos sistemáticos para medições de idade em relação à antropologia quase sempre são muito maiores no lado negativo do que no lado positivo. Ou seja, a idade tem muito mais probabilidade de ser substancialmente mais recente do que anterior. Portanto, onde se sabe que os efeitos sistemáticos provavelmente são grandes, o leitor pode ser sensato ao interpretar a idade declarada como um limite superior aproximado.

Uma apreciação de como erros estatísticos e sistemáticos afetam as datas das origens humanas dá aos cientistas motivos para hesitação e humildade. Embora os cientistas amem aprender e resolver dificuldades, parece que, por enquanto, determinar datas precisas para a origem da humanidade continua elusivo.

Notas de Fim

  1. Norman E. Holden, “Total Half-Lives for Selected Nuclides”, Pure and Applied Chemistry 62, n.º 5 (1990): 941–58, doi:10.1351/pac199062050941.
  2. R. B. Firestone, “Observations of 23 Supernovae That Exploded <300 pc from Earth During the Past 300 kyr”, Astrophysical Journal 789, n.º 1 (julho de 2014): id. 29, doi:10.1088/0004-637X/789/1/29.
  3. R. L. K. Fullagar, D. M. Price e L. M. Head, “Early Human Occupation of Northern Australia: Archaeology and Thermoluminescence Dating of Jinmium Rock-Shelter, Northern Territory”, Antiquity 70, n.º 270 (dezembro de 1996): 751–73, doi:10.1017/S0003598X00084040.
  4. Richard Roberts et al., “Optical and Radiocarbon Dating at Jinmium Rock Shelter in Northern Australia”, Nature 393 (28 de maio de 1998): 358–62, doi:10.1038/30718.
  5. Roberts et al., “Optical and Radiocarbon Dating.”
  6. Bruno David et al., “New Optical and Radiocarbon Dates from Ngarrabullgan Cave, a Pleistocene Archaeological Site in Australia: Implications for the Comparability of Time Clocks and for the Human Colonization of Australia”, Antiquity 71, n.º 271 (março de 1997): 183–88, doi:10.1017/S0003598X00084672.
  7. Firestone, “Observation of 23 Supernovae.”
  8. Firestone, “Observation of 23 Supernovae.”


________________________



Etiquetas:
origem do homem, ser humano - criacionismo (progressivo) da Terra velha - paleontologia - idade de fósseis/de um fóssil


Comentários

Postagens mais visitadas deste blog

Chuvas ocorreram na Terra antes do Dilúvio de Noé

Quão firme é o “firmamento”? - Parte 1

Onde ficava o Jardim do Éden?

5 mitos sobre a ciência

Posição de Reasons to Believe sobre o estruturalismo de processo