Isótopos são átomos do mesmo elemento que têm um número igual de prótons e um número desigual de nêutrons, dando-lhes pesos ligeiramente diferentes. Eles podem ser divididos em duas categorias – radioativos e estáveis.
Isótopos radioativos (por exemplo C-14) decaem com o tempo, uma propriedade que os torna ferramentas muito importantes para datar achados arqueológicos, solos ou rochas. Os isótopos estáveis têm um núcleo estável que não se decompõe. Sua abundância, portanto, permanece a mesma com o tempo, o que permite muitas aplicações úteis em arqueologia (e outras disciplinas como ecologia ou ciência forense).
Isótopos estão presentes em todos os lugares do mundo em que vivemos e respiramos, mas o equilíbrio (ou proporções) em que diferentes isótopos dos mesmos elementos ocorrem, varia entre diferentes substâncias (por exemplo, diferentes tipos de alimentos) e ecossistemas (por exemplo, entre terra e mar ou entre diferentes zonas climáticas). À medida que crescemos e, continuamente, à medida que os nossos tecidos se renovam, os isótopos que estão nos alimentos que ingerimos e a água que bebemos estão a ser incorporados em todos os tecidos do nosso corpo, incluindo o nosso esqueleto. Medindo as proporções dos diferentes isótopos nos ossos ou dentes e usando o conhecimento científico sobre como eles ocorrem na natureza para rastreá-los de volta às fontes de onde vieram, os arqueólogos podem descobrir muitas coisas sobre um indivíduo, como a sua dieta e o ambiente em que cresceram.
Há muitos isótopos estáveis que são usados pelos arqueólogos, mas os que são mais amplamente analisados são:
- carbono: 13C (ou C-13) e 12C (ou C-12). A razão entre os dois (13C/12C) é normalmente referida como δ13C (pronuncia-se: delta-13-C) valores.
- nitrogênio: 15N (ou N-15) e 14N (ou N-14). Novamente, a razão entre os dois (15N/14N) é dada como δ15N (delta-15-N) valores.
- oxigênio: 18O (O-18) e 16O (O-16), com sua razão (18O/16O) referida como δ18O (delta-18-O) valores.
- estrôncio: 87Sr (Sr-87) e 86Sr (Sr-86). As razões de isótopos de estrôncio são referidas como razões 87Sr/86Sr.
As razões de isótopos são medidas usando instrumentos analíticos conhecidos como isótopos-ratio-espectrômetros de massa (IRMS). As razões isotópicas estáveis em carbono e azoto são mais frequentemente usadas para explorar uma vasta gama de questões relacionadas com a dieta (por exemplo, consumo de produtos animais ou peixes; idade de desmame), enquanto que a principal aplicação das razões isotópicas de oxigénio e estrôncio é a reconstrução da migração antiga (ver Passo 2.11).
Análise dietética
Nos anos 80 os estudiosos perceberam que diferentes razões de isótopos de carbono e azoto em ossos humanos podem fornecer informação sobre o tipo de indivíduos da dieta consumida. Por exemplo, nos isótopos estáveis ao carbono podem distinguir entre certos tipos de plantas, as chamadas plantas C3, que constituem a grande maioria das plantas terrestres, e as plantas C4, que incluem nomeadamente o milho. Nas primeiras aplicações do método isotópico, isto foi usado para rastrear a introdução da agricultura (agricultura do milho) na América do Norte. Na Europa, onde existiam muito poucas plantas C4 na antiguidade, os isótopos estáveis em carbono são utilizados principalmente para distinguir os alimentos terrestres dos marinhos (peixe e marisco). Combinados com os rácios de isótopos de nitrogênio, que aumentam quanto mais alto um indivíduo está na cadeia alimentar e podem, portanto, dar uma indicação da quantidade de produtos animais na dieta. Crucialmente, o método não consegue distinguir entre carne e lacticínios (ver Figura 1). Por exemplo, estudos dos nossos hábitos alimentares no passado revelaram que as populações Neolíticas praticamente não consumiam peixe, uma mudança muito drástica em relação ao Mesolítico anterior, enquanto os Bispos medievais de alto estatuto consumiam significativamente mais peixe, associado ao jejum, do que a sua congregação.
Figura 1. Índices típicos de isótopos estáveis de colagénio ósseo para o Noroeste da Europa, ilustrando o princípio da reconstrução dietética.
© Müldner 2009, Universidade de Leitura
Desmame
Desmame é um termo para descrever a transição gradual da dieta de uma criança de leite materno para alimentos sólidos. O estudo da idade de desmame em populações passadas baseia-se no facto de que as proporções estáveis de isótopos de azoto e oxigénio, variam de acordo com o nível ‘trófico’ (ou ponto na cadeia alimentar) de um indivíduo. Através da amamentação uma criança está efetivamente consumindo os tecidos de sua mãe, colocando-a mais alto na cadeia alimentar e aumentando as proporções de isótopos de nitrogênio (ou δ15N) em seus próprios tecidos. Quando o desmame começa e o leite materno é gradualmente substituído por outros alimentos, o tecido δ15N diminuirá e cairá de acordo com os valores da mãe e de outros adultos dessa população.
Similiarmente, os isótopos de oxigênio são absorvidos pelo corpo da água no ambiente. Ao amamentar, uma criança consome níveis elevados de 18O, que caem gradualmente à medida que a água começa a ser consumida de fontes isotopicamente ‘mais leves’. O rastreamento dos níveis de nitrogênio e/ou isótopos de oxigênio nos dentes (em relação à idade da criança quando esse dente se formou) nos ajuda a determinar a idade em que a criança foi desmamada do leite materno e passou a ingerir alimentos sólidos.