jueves, 11 de agosto de 2016

FECHAR

En Arqueología, la datación consiste en la ubicación de restos materiales o de culturas en un período determinado. Las formas para ubicar un fenómeno en el tiempo suele ser de dos tipos: estableciendo relaciones del tipo "más moderno que" o "contemporáneo a"; o haciendo referencia a fechas de calendario. A la primera forma se le llama cronología relativa, con este sistema no interesa el momento exacto sino el orden en que se dieron los acontecimientos. El segundo sistema es mucho más preciso, consiste en medir la edad real y se llama datación cronométrica o cronología absoluta.
Los sistemas para fechar restos se desarrollaron a principios del siglo XX y en la actualidad no hay ningún método de datación universal pues ninguno cubre toda la escala temporal de los tiempos y ninguno de ellos sirve para cualquier tipo de material. Uno de los métodos más conocidos es el del Carbono 14 (C-14) que fue mejorado con la técnica AMS (Accelerator Mass Spectrometry o en español Acelerador de Espectrometría de Masas) que puede llegar a alcanzar hasta el 60.000 antes de nuestra era.
Otras técnicas utilizadas son: datación por termoluminiscencia (TL) y ESR (Electron spin resonance o en español Barrido de resonancia electrónica).

Véase también[editar]


Los métodos de datación en Prehistoria


En este artículo vamos a explicar los diferentes métodos que se utilizan en Prehistoria para datar los hallazgos que van apareciendo en los distintos yacimientos arqueológicos.

Podemos definir los  métodos de datación como las técnicas y procedimientos que permiten determinar la fecha de los restos hallados, con el fin de establecer su cronología.



Hay dos métodos que se utilizan para intentar conocer la antigüedad de los restos arqueológicos; los métodos de datación absolutos o directos, métodos aplicados sobre el resto en cuestión objeto de estudio, y los métodos de datación indirecta o relativa, que se basan en la asociación de los restos arqueológicos con otros fósiles o artefactos que hayan aparecido en el mismo estrato.
En los métodos absolutos un objeto o hecho se sitúa dentro de un sistema cronológico universal con una referencia fija a años calendáricos (1998 DC, 2367 AC). Situamos un acontecimiento en una fecha fija de un calendario aceptado por todos.

Los métodos relativos son aquellos que permiten ordenar en una secuencia temporal (de más antiguo a más joven) una serie de contextos y, por consiguiente, los artefactos y restos orgánicos que se encuentra en ellos, pero sin proporcionar fechas en años.

La cronología relativa ordena en el tiempo mediante estratigrafía: lo que está en el mismo estrato es de la misma época, siendo la capa superior de época más moderna y la capa inferior de época más antigua. Este método se puede importar a otros yacimientos por cruzamiento.

 La cronología relativa tiene el inconveniente de que las identificaciones cruzadas son peligrosas si no se hace una lectura estratigráfica correcta.

La tipología también nos ofrece una cronología relativa porque al suceder el tiempo los tipos cambian hacia una mayor o menor complejidad con lo que se pueden establecer ordenaciones fijándonos en el tipo.

Comenzaremos con los métodos de datación relativa pues son los más antiguos usados por arqueólogos en su intención de crear secuencias de artefactos.

Destacan la estratigrafía, la correlación faunística y la tipología.  

La estratigrafía  

Según la estratigrafía, los sedimentos de cualquier yacimiento se disponen de manera que los más antiguos descansan siempre por debajo de los más modernos.
  
La correlación faunística  

Basándose en la estratigrafía y en el estudio de los fósiles que contienen los diferentes estratos, se pueden poner en relación estratos de rocas de distintos lugares. Estos fósiles se denominan fósiles guías: nombre que reciben los restos de plantas o animales prehistóricos, previamente conocidos, que aportan información sobre la edad de los sedimentos y de los restos envueltos en ellos o sobre el medio ambiente en el que se depositaron tales sedimentos.La tipología La tipología describe y clasifica los distintos tipos de útiles de piedra, hueso, metal y cerámica encontrados. Apoyándose en la estratigrafía, es posible reconstruir series evolutivas temporales desde las más antigua a la más moderna, y establecer correlaciones entre los estratos de unos yacimientos y otros. 

Otros métodos más sofisticados han pretendido ser métodos de datación absolutos pero se han quedado en relativos:

  a.       Método de la fluorina. El calcio de los huesos va cambiándose por flúor. Mientras más viejo es un hueso más flúor tendrá con lo que se puede medir su antigüedad por el mayor o menor contenido de flúor. Su problema es que si los huesos están sometidos a distintas condiciones ambientales puede variar la composición.
b.       Método de la obsidiana. La obsidiana es un material volcánico negro de textura vítrea que se altera con la humedad y ello repercute en la estructura cristalina de forma lenta y desde fuera a dentro. Una obsidiana muy alterada es más antigua que una que no lo esté. Observando esa alteración podemos clasificar en el tiempo la antigüedad de los materiales. De todas formas, lo negativo es que también varía dependiendo del medio ambiente.

c.  Método del colágeno. Funciona de forma similar a los anteriores y se basa en una proteína ósea  que se va perdiendo con el tiempo.

La Prehistoria exigía una datación por fechas absolutas y en este sentido se han ideado una serie de métodos que han resuelto el problema en gran medida.

Estos métodos se basan en cuatro ejes:

1. La alteración de los elementos radioactivos.

Dentro de este primer eje tenemos los siguientes métodos, conocidos como métodos radiométricos:

Método del Carbono 14:

Se basa en el hecho de que las plantas y los animales incorporan en sus tejidos un elemento químico llamado carbono 12 (un isótopo -variante- estable) y, en menor proporción, carbono 14, un isótopo radiactivo que se desintegra de forma relativamente rápida. Cuando un organismo muere, el equilibrio entre los dos isótopos en los tejidos empieza a alterarse, debido a que el carbono 14 que continúadescomponiéndose (desintengrándose) no es reemplazado. A medida que pasa el tiempo, la proporción de carbono 14 en relación con el carbono 12 se hace más y más pequeña, lo cual constituye la base del reloj virtual que permite datar el resto encontrado. La escala que permite dicha datación es la siguiente: pasados los primeros 5.570 años la materia orgánica habrá perdido la mitad del carbono 14 inicial; a los 11.120 años habrá perdido el 75%; a los 16.680, habrá perdido un 87,5%, y así progresivamente.

  




Este método presenta las siguientes limitaciones. Sólo puede aplicarse a restos orgánicos, vegetales o animales. A partir de los 40.000 años de antigüedad, comienzan las imprecisiones, por las imperfecciones del método y las posibles contaminaciones radiactivas, no pudiéndose aplicar a restos de más de 60.000 años.

Método del Potasio-Argón:  
 
Tiene el mismo principio. 
El Potasio 40 tiene un principio radioactivo, encontrándose en las rocas volcánicas. Con el paso del tiempo va desintegrándose, dando lugar a Calcio 40 y a Argón. Se puede medir la cantidad de Potasio que se va desintegrando que es mucho menor que la del C14. 

El ritmo será de 1.300.000 años. A medida que va desapareciendo el Potasio va apareciendo el Argón y el Calcio.   Este medio fecha las rocas. Cuando se da en un determinado tiempo y lugar una erupción se forma la consiguiente capa volcánica; los restos humanos encontrados en esa capa-estrato tendrán la misma edad (o serán un poco más viejos) que esa roca volcánica.
Método de las trazas de fisión:
Existe una franja temporal en la que no sirven el potasio-argón por ser para edades muy antiguas ni el C14 por ser para edades más recientes. 
El vidrio natural -micas, tectitas, meteoritos- contiene a menudo el isótopo del uranio (un elemento químico), uranio 238, que se desintegra espontáneamente por fisión, un acontecimiento que deja una pequeña marca por calcinamiento en el cristal, lo que constituye la base del funcionamiento del reloj virtual. El reloj se pone a cero cuando después de una erupción volcánica se borran las antiguas huellas. Cuanto más tiempo haya pasado después de la erupción más huellas se habrán acumulado, dependiendo de la concentración inicial de uranio en el vidrio. Cuanto más antiguo es el material más fiable es la medición, pudiéndose utilizar para restos de un millón de años.  
Se utiliza este método en materiales carbonatados, cuevas, corales, conchas y los demás fósiles del cuaternario-pleistoceno.
Termoluminiscencia:

La termoluminiscencia es el método mide la acumulación de electrones en grietas de una estructura cristalina, como la cerámica, al ser irradiados de manera constante por la radiación natural en esas estructuras cristalinas.

Al medirse los electrones acumulados calentándolos a temperaturas inferiores a la de incandescencia estos escapan como termoluminiscencia (o TL).  Así, cuando se mide la TL de una pieza cerámica (con su estructura cristalina), asumiendo un nivel constante de radiación natural, se puede fechar el último conglomerado de electrones acumulados en la muestra.
En otras palabras, este método mide la energía acumulada en la pieza desde la última vez que fue cocida (y en la que su conglomerado de electrones revirtió a 0).  La cantidad de energía radiactiva acumulada se convierte en años calendario.

Una limitación de este método es que la calidad de la medición de energía, y de la consiguiente correlación con la fecha calendario, depende de la radiactividad del contexto que rodeaba, por ejemplo, la pieza cerámica que se quiere analizar.  El laboratorio recomienda adjuntar una muestra de la tierra que rodeaba a la pieza cerámica una a la que se quiere analizar; esta tierra contiene también cierta radiactividad que puede afectar la medición


2. Deposiciones estacionales -

 Método de Varvas:

 Las varvas son capas que se forman por sedimentación en zonas periglaciares. Se puede calcular porque cada año, tras la última glaciación, se forma una capa de sedimentación tras el deshielo (con dos subcapas: una de materiales orgánicos y otra de inorgánicos). Cada año es diferente la capa sedimentada y ello nos da una pista importante al compararla con otros hallazgos.

3. Mediante la sucesión de los anillos de los árboles (dendrocronología).
La dendrocronología es el método de datación que usa la cantidad, el grosor y la densidad de los anillos anuales de crecimiento de árboles longevos.  Los anillos de un árbol de 4900 años, por ejemplo, se usan para crear un "mapa" de crecimiento de troncos de esa especie en particular, como sucede con el pino arista de California.
Una vez creada la "serie directora", el mapa matriz de los 4900 anillos de un árbol longevo, todos los sitios arqueológicos que revelen vigas y troncos de la misma especie pueden ser fechados, comparando los anillos de los artefactos arqueológicos con los de la serie directora. 

El anillo que creció en el árbol el año 1233 a.C. será idéntico en la viga prehistórica y en la serie.  (Es decir los anillos de la viga y del árbol de la serie, estando en una misma región, crecen sujetos a los mismos factores climáticos). 

Las diferentes especies de pinos en Norte América y Europa, zonas de clima templado, han sido muy útiles para crear series directoras de dendrocronología porque:

- Existen especimenes muy antiguos.

- El pino tiene un crecimiento anual muy nítido y fácilmente identificable (lo que ocurre en especies tropicales).


- El pino fue muy usado para construcción de casas y palafitos por sociedades de estas dos regiones.



No todas las regiones del mundo cuentan con especies de árboles adecuados para el análisis dendrocronológico.  En los Andes, el pino sólo se encuentra en el extremo sur, un área de asentamiento disperso en la prehistoria.  En los Andes Centrales, las maderas más comunes, como molle, zapote, algarrobo tienen anillos poco claros y no son adecuados para este método.
Este método permite datar con precisión los restos de los últimos 2.000 ó 3.000 años.
4. Paleomagnetismo

Se basa en que el campo magnético de la Tierra ha sufrido cambios con el tiempo. A intervalos de tiempo irregulares, la polaridad de la Tierra se ha invertido, es decir, que el imán que el planeta tiene en su interior se ha dado la vuelta. Durante uno de estos cambios, la aguja de una brújula no apunta al Norte, sino al Sur. Cuando las rocas se forman, después de las erupciones volcánicas o durante la deposición de materiales, la dirección del campo magnético queda registrada en la orientación de las partículas que contienen hierro. Como además se sabe en qué fechas se produjeron estos cambios, cuando se detecta un cambio de polaridad se puede saber la edad del estrato y, por tanto, de los restos contenidos en él. El último cambio de polaridad magnética se produjo hace 780.000 años, por lo que se puede deducir la antigüedad de los restos anteriores a esa fecha, dado que se conocen los intervalos de las anteriores inversiones magnéticas, que abarcan una escala de varios millones de años y comprenden todo el Cuaternario. 

La datación por radiocarbono es un método de datación radiométrica que utiliza el isótopo carbono-14 (14C) para determinar la edad de materiales que contienen carbono hasta unos 50 000 años.1
En arqueología es considerada una técnica de datación absoluta. En 1946, el químico estadounidense Willard Libby2 dio a conocer los mecanismos de formación del isótopo 14C a través de reacciones nucleares en la atmósfera. Más tarde, en 1949, cuando ocupaba su cargo como profesor en la universidad de Chicago, desarrolló el método conocido como método de datación radiocarbónica. En 1960, Libby fue galardonado con el Premio Nobel de Química por su método de datación mediante carbono-14.

Química básica[editar]

En la naturaleza hay tres isótopos naturales del carbono: dos de ellos, el carbono-12 y el carbono-13, son estables y un tercero, el carbono-14, es inestable o radiactivo. La abundancia natural del carbono-12 y del carbono-13 es del 98,89 % y 1,11 %, respectivamente, mientras que la del carbono-14 es de 1,0·10-10 %. El carbono-14 tiene un periodo de semidesintegración de 5730±40 años y podría haber desaparecido de la Tierra hace mucho tiempo si no fuera por los constantes impactos de rayos cósmicos sobre el dinitrógeno presente en la atmósfera. Este proceso, que también ocurre en la atmósfera rica en dinitrógeno del satélite deSaturno Titán, se inicia cuando rayos cósmicos inciden sobre la atmósfera terrestre, provocando varias reacciones nucleares, algunas de las cuales producenneutrones, los cuales reaccionan con algunos átomos de las moléculas de dinitrógeno (N2) en la atmósfera:
La tasa más alta de producción de carbono-14 tiene lugar en altitudes de entre 9 y 15 km (30 000 y 50 000 pies), y en altas latitudes geomagnéticas, pero el carbono-14 se distribuye uniformemente sobre la atmósfera y reacciona con el dioxígeno para formar dióxido de carbono (CO2). Este dióxido de carbono también es absorbido por los océanos, disolviéndose en el agua. De forma aproximada se puede considerar que el flujo de rayos cósmicos es constante durante largos períodos y, por tanto, que el 14C se produce a un ritmo constante. De esta forma, la proporción de carbono radiactivo y no radiactivo permanece constante en la atmósfera. Esta proporción es de aproximadamente 1 parte por millardo (mil millones) (6·109 de átomos por mol). En 1958, Hessel de Vries3 demostró que la concentración de 14C en la atmósfera varía con el tiempo y de forma local. Así, para dataciones más precisas, estas variaciones deben ser consideradas mediante curvas de calibración.
El proceso de fotosíntesis incorpora el átomo radiactivo de carbono a las plantas de manera que la proporción 14C/12C en éstas es similar a la atmosférica. Los animales incorporan, por ingestión, el carbono de las plantas, por lo que la proporción también es similar. Sin embargo, tras la muerte de un organismo vivo no se incorporan nuevos átomos de 14C a los tejidos y la concentración del isótopo 14C va decreciendo conforme se transforma en 12N mediante decaimiento radiactivo:

Cálculo de edades[editar]

El 14C decae de forma exponencial, es decir, la tasa de decaimiento disminuye de forma proporcional al número de átomos restante. La ecuación diferencial que rige este proceso tiene la forma:
cuya solución es:
,
donde:
 = número de átomos de 14C en el tiempo ,es decir, el momento inicial en el que se empieza a contar el número de desintegraciones,
 = número de átomos restante después de que haya transcurrido un tiempo ,
 = constante de desintegración radiactiva, la probabilidad de desintegración por unidad de tiempo.
La constante de desintegración radiactiva se relaciona con el periodo de semidesintegración () y la vida media () de la forma siguiente:
Periodo de semidesintegración:  = . Para el 14 = 5568 años.4
Vida media:  = . Para el 14 = 8033 años.
Los resultados obtenidos por este método se suelen dar en años antes del presente («years BP», en inglés), lo que significa que t(BP)=-t. Teniendo esto en cuenta, la edad (sin corregir) de una muestra vendrá dada por:
O, equivalentemente:
y
Una vez obtenida la edad radiológica (medida en años de radiocarbono) de la muestra, se procede a obtener la edad cronológica mediante las correspondientes curvas de calibración[cita requerida].

Medidas y escalas[editar]

Curva de calibración para la curva de datación.5Ejemplos con una muestra real de 1950 d. C. son datados o rastreados usando bien los gráficos para el hemisferio norte o para el sur (véase figura siguiente).
Las medidas se hacen tradicionalmente contando la desintegración radiactiva de átomos individuales de carbono por recuento proporcional gaseoso o por recuento de centelleo líquido, pero estas dos técnicas son relativamente insensibles y están sujetas a relativamente grandes incertidumbres estadísticas cuando las muestras son pequeñas (menores de 1 g de carbono). Si hay poco carbono al comenzar, un periodo de semidesintegración que dura mucho significa que solo unos pocos átomos se desintegran mientras se intenta su detección (4 átomos/s)/mol tan solo después de la muerte, de este modo, por ejemplo 1 (átomo/s)/mol después de 10 000 años). La sensibilidad ha sido incrementada usando técnicas basadas en la espectrometría de masas (AMS), donde todos los átomos de 14C pueden ser contados directamente, no solamente aquellos que se desintegran durante el intervalo de recuento asignado para cada análisis. La técnica de AMS permite datar muestras que contienen tan solo unos pocos miligramos de carbono.
Las edades de radiocarbono brutas (es decir, aquellas no calibradas), lo que se conoce por edad radiocarbónica o de 14C, se expresan en años BP (Before Present- Hasta hoy día). Esta escala equivale a los años transcurridos desde la muerte del ejemplar hasta el año 1950 de nuestro calendario, siendo éste el número de años de radiocarbono antes de 1950, basadas en un nominal (y asumiendo como constante) el nivel de carbono-14 en la atmósfera igual al nivel de 1950. Se elige esta fecha por convenio y porque en la segunda mitad del siglo XX, los ensayos nucleares provocaron severas anomalías en las curvas de concentración relativa de los isótopos radiactivos en la atmósfera.
Los laboratorios de datación normalmente proporcionan la desviación estándar. Normalmente para el cálculo de esta desviación estándar solo se tienen en cuenta los errores estadísticos de conteo. Sin embargo, algunos laboratorios proporcionan un multiplicador del error para tener en cuenta otras fuentes de error. Más recientemente, se intenta determinar el error global de la medida usando muestras de control de edad conocida y verificadas por comités internacionales.6 A fecha de 2008, es posible datar una muestra de menos de 10 000 años con una precisión mejor de ±40 años de radiocarbono. Este error sin embargo es sólo una parte del error de la datación cronológica.

Calibración[editar]

Niveles del 14C atmosféricos, en Nueva Zelanda[1] y Austria[2]. La curva de Nueva Zelanda representaría el hemisferio sur, y la curva de Austria el norte. Las pruebas de armas nucleares en la atmósfera han casi doblado la concentración de14C en el hemisferio norte.[3].
La edad radiológica no puede ser usada directamente como edad cronológica, ya que, como se ha dicho anteriormente, la concentración de 14C en la atmósfera no es estrictamente constante. Esta concentración varía en función de los cambios producidos en la intensidad de la radiación cósmica, que, a su vez, se ve afectada por variaciones en la magnetosfera terrestre y en la actividad solar. Además, existen importantes reservas de carbono en forma de materia orgánica, disuelta en los océanos, en sedimentos oceánicos (hidratos de metano) y rocas sedimentarias. Los cambios en el clima terrestre afectan a los flujos de carbono entre estas reservas y la atmósfera, alterando la concentración de 14C en ésta.
Además de estos procesos naturales, la actividad humana también es responsable de parte de estos cambios. Desde el principio de la revolución industrial en el siglo XVIII hasta los años 50 del siglo XX, la concentración de14C disminuyó como consecuencia de la emisión de grandes cantidades de CO2 como consecuencia de la actividad industrial y la quema de grandes cantidades de carbón y petróleo. Esta disminución es conocida como efecto Suess, y afecta también a la concentración de 13C. Sin embargo, entre los años 50 y 60, la concentración de 14C se duplicó como consecuencia de las pruebas nucleares atmosféricas realizadas en esos años. A mediados de los años 90, el nivel de 14C en la atmósfera era un 20 % superior al de 1950. Por esto se toman como patrón de referencia las reservas de ácido oxálico almacenadas en el National Institute of Standards estadounidense cuyo contenido de radiocarbono se considera igual al de una muestra de madera de 1950.7

Métodos de medida[editar]

Actualmente se emplean básicamente tres técnicas diferentes para medir el contenido de radiocarbono en una muestra: con un contador proporcional de gas; con un contador de centelleo líquido; y mediante espectrometría de masas con acelerador de partículas[4].
En el primer caso, el carbono obtenido en la muestra se convierte en CO2 y se introduce en un contador proporcional de gas, que mide el número de desintegraciones producidas en la muestra. Esta es la técnica original desarrollada por Libby. Tiene el inconveniente de que, dada la baja actividad del 14C y la pequeñísima concentración en la muestra, los contadores actuales sólo son capaces de detectar alrededor de 3 desintegraciones por segundo y mol en una muestra típica. Dado que el error estadístico de la medida es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del número de desintegraciones medidas (), es necesario un tiempo muy largo de medición así como muestras más grandes (en torno a 1 kg). Además es necesario un mayor blindaje del detector para protegerlo de la radiactividad natural.
La medición con contadores de centelleo líquido se popularizaron en los años 1960. En esta técnica, la muestra se disuelve en benceno y se le añade un líquido que centellea cuando se produce una desintegración. Los contadores de centelleo líquido tienen la ventaja de que tienen un rendimiento mayor que los proporcionales de gas. Sin embargo, aún están afectados por el problema de la baja actividad del 14C y de la radiación ambiental.
La espectrometría de masas con acelerador de partículas es el método más moderno. En ella, la muestra es ionizada e introducida en un acelerador de partículas. El haz resultante es desviado por potentes campos magnéticos. Dado que cada isótopo de carbono tiene una masa diferente, el ángulo de deflexión es ligeramente diferente para cada uno y es posible medir las concentraciones relativas de cada uno de ellos. Al no depender de la actividad de la muestra y ser insensible a la radiactividad natural, con este método se pueden conseguir las medidas de mayor calidad. Se pueden medir concentraciones de hasta 10-15 y se necesitan muestras mucho más pequeñas (de hasta 1 mg). Así, por ejemplo, en una muestra de 1 mg que contenga sólo 40 000 átomos de 14C, se puede obtener una precisión del 0,5 %, lo que representa un error de unos 40 años.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. Volver arriba Plastino, W., Kaihola, L., Bartolomei, P. y Bella, F. (2001) Cosmic background reduction in the radiocarbon measurement by scintillation spectrometry at the underground laboratory of Gran SassoRadiocarbon43: 157–161
  2. Volver arriba Libby, W. F. (1946). «Atmospheric helium-three and radiocarbon from cosmic radiations.». Phys. Rev., 69: 671-672.
  3. Volver arriba de Vries, H. (1958). «Variation in the concentración of radiocarbon with time and location on Earth.». Proc. Koninkl. Ned. Acad. Wetenschap. B61: 257-281.
  4. Volver arriba Libby, WF. Radiocarbon dating. Second ed. (Univ. Chicago Press, 1955)
  5. Volver arriba Stuiver, M., Reimer, P. J. y Braziunas, T. F. (1998) Datación por carbono-14 de alta precisión para muestras terrestres y marinasRadiocarbon40: 1127-1151
  6. Volver arriba Scott, EM (2003). «The Fourth International Radiocarbon Intercomparison (FIRI).». Radiocarbon 45: 135-285.
  7. Volver arriba Radiocarbono (en inglés)

Bibliografía[editar]

  • Faure, G. y Mensing, T.M. (2005). “Isotopes principles and applications”, 3rd edition, John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, New Jersey.
  • Renfrew, Colin y Bahn, Paul (1998). “Arqueología, Teorías, Métodos y Práctica”, 2.ª Ed. Ediciones Akal, S.A. Sector Foresta, 1. 28760 Tres Cantos.
  • Sanz González de Lema, Sofía (2014), "La datación del pasado. Carbono 14 para historiadores", Ed. Arqueoy+, Madrid.

Enlaces externos[editar]

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