DALL’ANNO 969 AL 1933

Mille anni di Sole scritti negli alberi

Grazie alle misurazioni dell’isotopo radioattivo del carbonio C-14 negli anelli di accrescimento degli alberi, un team internazionale di ricercatori guidato dall’Eth di Zurigo ha ricostruito circa un millennio di attività solare. Tutti i dettagli su Nature Geoscience

     21/01/2021
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Grafico di mille anni d’attività solare coì come ricostruita nello studio (linee blu del grafico). Le precedenti registrazioni delle macchie solari (linee rosse) arrivano solo fino a 400 anni fa. Sullo sfondo, un tipico ciclo di undecennale del Sole. Crediti: Eth Zurich

Gli alberi sono un bene di inestimabile valore. Dalle foglie alle radici, non c’è parte di questi esseri viventi che non sia essenziale. E il tronco, a saperlo leggere, è un prezioso libro che contiene inumerevoli informazioni, per decifrare le quali occorre scorrere le pagine scritte dagli anelli concentrici che lo costituiscono.

Un team internazionale di scienziati guidato da Hans-Arno Synal e Lukas Wacker del Laboratory of Ion Beam Physics dell’Eth di Zurigo, in Svizzera, comprendente anche ricercatori del Max Planck Institute for Solar System Research di Göttingen, in Germania, e dell’Università di Lund, in Svezia, ha “letto” queste pagine in chiave astronomica, decifrandoci un messaggio proveniente indirettamente dal Sole. Detto in altri termini, studiando le sezioni trasversali di tronco di diverse piante arboree i ricercatori sono riusciti a ricostruire l’attività solare. E non di  dieci o cento anni, ma di mille anni.

Qualcosa di simile è già stato fatto da un team di ricercatori della Colorado University a Boulder. In quel caso, però, a emergere dalla “lettura” erano informazioni sulle esplosioni di supernova, non sul Sole.

Ma cominciamo dal principio. Le sezioni trasversali di un albero contengono anelli concentrici in numero corrispondente agli anni dell’albero. Ciascuno di questi anelli di accrescimento contiene piccole quantità di C-14, un isotopo radioattivo del carbonio la cui concentrazione riflette quella presente nell’atmosfera quando l’anello si è formato. Ora, poiché questo isotopo è prodotto principalmente da particelle di origine cosmica, e poiché l’arrivo sulla Terra di queste particelle è ostacolato indirettamente dall’attività solare (la maggiore attività del Sole si traduce in un campo magnetico solare più intenso e dunque in una maggiore protezione della Terra dai raggi cosmici), conoscendo le concentrazioni di C-14 in ciascuno degli anelli è possibile determinare la variazione di queste concentrazioni e quindi dedurre l’attività della nostra stella per un periodo pari all’età dell’albero analizzato. Misurando poi le concentrazioni di C-14 di alberi vissuti in epoche diverse è possibile ampliare ulteriormente l’intervallo.

Grazie agli strumenti sviluppati all’Eth (a destra), i ricercatori riescono a misurare cambiamenti minimi, appena pochi decimi di percentuale, nella concentrazione del C-14 e a ricostruire così l’attività solare passat. Crediti: Eth Zurigo

Hans-Arno Synal il suo team hanno fatto esattamente  questo: determinando le concentrazioni dell’isotopo radioattivo del carbonio C-14 negli anelli di alcuni alberi mediante un nuovo tipo di spettrometria di massa, hanno ricostruito mille anni di attività solare. Più in dettaglio, a essere ricostruiti sono stati i cicli undecennali della nostra stella dal 969 d.C. al 1933 – un intervallo molto maggiore dei 400 anni coperti sinora.

«Le uniche misurazioni di questo tipo erano state effettuate negli anni ’80 e ’90», ricorda Lukas Wacker, «ma solo per gli ultimi 400 anni, e utilizzando un metodo estremamente laborioso». «Utilizzando la moderna spettrometria di massa con acceleratore», aggiunge Nicolas Brehm, dottorando al Laboratory of Ion Beam Physics dell’Eht di Zurigo e primo autore della pubblicazione su Nature Geoscience che presenta i risultati dello studio, «siamo ora siamo stati in grado di misurare la concentrazione di C-14 fino allo 0,1 per cento in poche ore e su campioni di anelli di alberi mille volte più piccoli».

La ricostruzione del ciclo undecennale sull’intero intervallo di tempo in esame non solo ha permesso di confermare la regolarità di questi cicli ma ha anche consentito di constatare che l’ampiezza di questi cicli è minore nei periodi di minimi solari di lunga durata. Grazie a questo studio sono stati inoltre comprovati eventi di intensa attività solare, come quello del 993, quando protoni altamente accelerati raggiunsero la Terra durante un brillamento solare, e ne sono stati scoperti di nuovi, come quelli del 1052 e del 1279.

Nel prossimo futuro i ricercatori intendono utilizzare il loro metodo, e la disponibilità di archivi con sezioni di trochi che coprono gli ultimi 14mila anni, per risalire all’attività solare fino alla fine dell’ultimo periodo glaciale, la glaciazione Würm.

Per saperne di più:

Guarda il video (in inglese) sul canale YouTube dell’Eth: