Per anni, Charlotte Pearson e i suoi colleghi del  Laboratory of Tree-Ring Research dell’Università dell’Arizona  hanno utilizzato la dendrocronologia, la scienza che studia lo sviluppo degli anelli degli alberi per viaggiare indietro nel tempo, nella speranza che gli indizi del passato li aiutassero a comprendere meglio il presente e forse a prevedere il futuro. 

Osservando sia alberi viventi che quelli secolari, i ricercatori dell’Università dell’Alberta sono all’avanguardia nel campo della scienza degli anelli degli alberi fin dai primi anni del 1900. Gli anelli degli alberi possono registrare e rivelare ciò che un albero e il suo ambiente hanno sperimentato, inclusi gli impatti climatici, i terremoti, gli incendi, le infestazioni di insetti e persino le esplosioni di particelle solari provenienti dal sole. Queste particelle possono infine contribuire alla creazione di carbonio-14, una versione radioattiva del carbonio che può combinarsi con l’ossigeno per formare anidride carbonica che gli alberi respirano.

La Pearson afferma che la struttura degli anelli degli alberi forma un codice a barre nel tempo che può essere confrontato in tutte le regioni in cui è in gioco uno specifico modello climatico e gran parte del lavoro consiste nel datare e ricostruire il clima, estraendo costantemente nuove informazioni e, da qualche tempo, studiando i rischi solari e i rischi geologici sismici.

Il  TIME Lab, inaugurato di recente, è una parte fondamentale della ricerca: il laboratorio impiega le più recenti tecnologie di spettrometria di massa per analizzare il radiocarbonio in campioni di anelli degli alberi con un dettaglio maggiore di quanto fosse possibile in precedenza.

Secondo Tomás Díaz de la Rubia, ricercatore presso l’Università dell’Alabama, il potere dei dati degli anelli degli alberi di svelare i segreti del passato e aiutarci a preparare meglio la società agli eventi solari e sismici di oggi esemplifica la natura innovativa e interdisciplinare del programma di ricerca che ha offerto nuove opportunità agli esperti di vari settori, dalle scienze vegetali alla geologia, fino alla fisica spaziale, per esplorare nuove collaborazioni volte a risolvere problemi complessi.

Nella prima parte del progetto, i ricercatori utilizzano gli anelli degli alberi per comprendere meglio i modelli delle antiche tempeste solari e forse, in ultima analisi, prevederne di nuove: il sole genera un potente campo magnetico che aumenta e diminuisce di intensità in un ciclo di 11 anni. Nelle tempeste solari, violente esplosioni di protoni provenienti dal sole si scontrano con l’azoto presente nell’atmosfera, provocando picchi di carbonio-14 o radiocarbonio. Pearson e il suo team desiderano contribuire a prepararsi meglio ai potenziali effetti che tali tempeste potrebbero avere sulle infrastrutture satellitari, sulle reti elettriche e su altre tecnologie critiche.

La Pearson spiega che il carbonio-14 entra negli alberi attraverso la fotosintesi e viene rinchiuso in una serie di capsule del tempo contenenti radiocarbonio: gli anelli degli alberi possono essere datati ed è possibile attribuire un anno solare a un anello. Questo offre un modo per comprendere gli schemi dei cicli solari e delle tempeste solari su scale temporali lunghe, utile per la ricerca sulla meteorologia spaziale.

Analizzando i livelli di radiocarbonio, gli scienziati hanno trovato prove di periodiche e importanti tempeste solari avvenute negli ultimi 14.000 anni. Per Pearson, la parte più entusiasmante del lavoro è riunire ricercatori diverse con prospettive diverse. Una di queste persone è Joe Giacalone, docente presso il  Lunar and Planetary Laboratory del College of Science.

La ricerca di Giacalone in fisica solare e fisica spaziale include lo studio dell’origine dei grandi eventi di particelle solari ad alta energia, o raggi cosmici solari. Ha scritto articoli che descrivono la propagazione delle particelle dei brillamenti solari dal Sole alla Terra, dove vengono osservate dalle sonde spaziali.

Secondo Giacalone, la scienza degli anelli degli alberi permette di porre domande sulle tempeste solari che altrimenti non potrebbero essere esaminate con i nostri attuali metodi di osservazione: la registrazione degli anelli degli alberi contiene informazioni che rappresentano una miniera d’oro e questa ricerca permette di fornire numerose risposte!

Nella seconda parte del progetto, Bryan Black, direttore associato del Tree-Ring Lab e docente di dendrocronologia, utilizzerà la datazione al radiocarbonio degli anelli degli alberi per scoprire nuovi dettagli sull’antica attività sismica nel Pacifico nord-occidentale. Il team spera che la ricostruzione dei modelli sismici del passato nelle faglie esistenti li aiuti ad anticipare meglio nuovi terremoti, potenzialmente devastanti, e a ridurne l’impatto.

Black guida un team di ricercatori che si sta letteralmente immergendo in antichi laghi e foreste del Pacifico nord-occidentale per ricostruire la storia passata di terremoti e faglie. Sperano di utilizzare le informazioni raccolte dagli alberi morti e sepolti, molti dei quali si trovano sott’acqua nei laghi, per comprendere il comportamento dei terremoti del passato. Parte del puzzle si concentra su quanto siano interconnesse, diffuse e attive le reti di faglie lungo la costa del Pacifico.

Le nuove tecniche di analisi consentono ai ricercatori di perfezionare l’uso degli anelli degli alberi per datare gli alberi nelle foreste sepolte da frane causate da terremoti e ricostruire i modelli sismici.

Il team sta attualmente esplorando l’uso di una diversa tecnica di datazione per determinare se gli alberi in California siano morti un anno o più prima di quelli nello Stato di Washington. Stanno verificando se la parte meridionale della Cascadia si sia fratturata per prima, seguita poi dalla parte settentrionale della faglia.

Il team desidererebbe anche determinare l’anno esatto in cui gli abeti rossi siano morti in due precedenti terremoti della Cascadia, verificatisi circa 1300 e 1600 anni fa. I ricercatori hanno campioni di legno di abete rosso con corteccia provenienti da due siti diversi per ogni terremoto. Se gli alberi nei due siti sono morti nello stesso anno, ciò suggerirebbe che la faglia si è rotta simultaneamente in entrambi i siti in un unico grande terremoto. Se le tracce suggeriscono che gli alberi siano morti in anni diversi, ciò indicherebbe che si sono verificati due terremoti separati e di minore entità.

Nella regione non esistono cronologie degli anelli degli alberi che risalgano a un periodo così remoto, per questo il team tenta di sfruttare i modelli di attività solare negli alberi.

Il nuovo approccio alla datazione degli anelli degli alberi basato sui cicli solari alimenta entrambe le parti del progetto: per la ricerca sui terremoti, i modelli solari negli alberi aiutano gli scienziati a datare alberi e terremoti che non possono essere datati solo con il radiocarbonio o la datazione degli anelli degli alberi. Il nuovo metodo di datazione consente loro di misurare il radiocarbonio dall’attività solare registrata negli alberi della Cascadia con un dettaglio tale da poter confrontare i modelli di attività solare registrati in un singolo anno con alberi in altre parti del mondo.

Questo dovrebbe fornire l’anno esatto in cui si è verificato il terremoto e gli alberi sono morti. Entrambe le parti del progetto hanno applicazioni concrete specifiche.

Secondo la Pearson, dunque, le tempeste solari di grandi dimensioni rappresentano una minaccia per i satelliti terrestri e con questi modelli di radiocarbonio annuale, gli anelli degli alberi possono mostrarci il ciclo solare e quando il sole ha un’espulsione di massa, e possono anche fornire modelli che sono la chiave per individuare la tempistica di terremoti di grandi dimensioni, eventi che hanno conseguenze significative per la società.

 

Tradotto e rielaborato da Daniele Mancini

Per ulteriori info: Università dell’Arizona