Scienze

Mille anni di attività solare

L'attività solare ricostruita grazie a misure del radiocarbonio negli anelli degli alberi: i dati aiuteranno a comprendere meglio le dinamiche del Sole.

Ciò che accade all'interno del Sole può essere studiato solo indirettamente, e solo a partire da ciò che si osserva sulla sua superficie. Le macchie solari ne sono un esempio: sono aree della superficie del Sole che si distinguono da quelle vicine perché sono più scure, per via della minore temperatura e di una maggiore attività magnetica; seguendo il loro avvicendarsi è possibile conoscere qualcosa in più su quel che avviene all'interno della nostra stella: più macchie solari sono visibili sulla superficie del Sole, più attivo è il Sole, anche nelle regioni più interne. Anche se le macchie solari sono note fin dall'antichità, sono state documentate in dettaglio solo dall'invenzione del telescopio, circa 400 anni fa. Grazie alle osservazioni fatte in questi quattro secoli sappiamo che il numero di macchie varia in cicli regolari di undici anni e che, inoltre, ci sono periodi di attività solare forte che si alterna a periodi di attività debole, periodi che, secondo alcune ricerche, potrebbero avere riflessi anche sul clima sulla Terra.
 
Ricostruiti i cicli fino al 969. Il modo con cui l'attività solare si è sviluppata prima di 400 anni fa è stato finora difficile da ricostruire, ma uno studio recente di un gruppo di ricerca internazionale è riuscito a ricostruire il ciclo undecennale del Sole fino all'anno 969 dopo Cristo utilizzando misurazioni della concentrazione di carbonio radioattivo presente negli anelli degli alberi. Lo studio è pubblicato su Nature Geoscience.

Sezione del tronco di una farnia (Quercus robur), apparentemente dell'età di 21 anni: lo studio degli anelli può raccontare molto dell'attività solare e della storia del clima della Terra.
Sezione del tronco di una farnia (Quercus robur), apparentemente dell'età di 21 anni: lo studio degli anelli può raccontare molto dell'attività solare e della storia del clima della Terra. © Sten Porse / via WikiMedia, CC BY-SA 3.0

L'archivio degli anelli. Per ricostruire l'attività solare nel corso di un millennio i ricercatori hanno utilizzato archivi di anelli degli alberi provenienti dall'Inghilterra e dalla Svizzera. In quegli anelli, la cui età può essere determinata con precisione contando gli anelli stessi, c'è una minuscola frazione di carbonio radioattivo, carbonio-14 (radiocarbonio). Il dato dell'emivita (ossia il tempo necessario perché la radioattività si dimezzi) dell'isotopo C-14, circa 5.570 anni, permette di dedurre la concentrazione di carbonio radioattivo in atmosfera quando si è formato un determinato anello di crescita. Poiché il carbonio radioattivo è prodotto principalmente da particelle cosmiche, che a loro volta sono tenute lontane dalla Terra in misura maggiore o minore dal campo magnetico del Sole, si arriva a dedurre in quali anni è stato più o meno attivo.
 
Nuovi metodi. La misurazione precisa della concentrazione di C-14 è estremamente complessa, perché parliamo di quantità piccolissime. Spiega Lukas Wacker, uno degli autori della ricerca: «Le uniche misurazioni di questo tipo sono state effettuate negli anni '80 e '90, ma solo per gli ultimi 400 anni e si utilizzò un metodo di conteggio estremamente laborioso, che richiedeva un contatore Geiger e di conseguenza anche quantità di C-14 piuttosto elevate. La nostra ricerca invece ha utilizzato la moderna spettrometria di massa con acceleratore, con la quale è stato possibile effettuare misure di C-14 con concentrazioni dello 0,1 per cento in poche ore e con campioni di anelli degli alberi mille volte più piccoli».
 
Grazie a questa tecnica di analisi i due isotopi del carbonio, il C-14 (radioattivo) e il C-12 (stabile, il più abbondante sulla Terra), presenti negli alberi, possono facilmente essere separati in base alla loro massa (il carbonio-14 ha due neutroni in più rispetto al C-12, e quindi una massa maggiore). Ottenuta la concentrazione di C-14 sono poi necessarie analisi statistiche e modelli computerizzati per estrapolare le conclusioni. Questa procedura ha consentito ai ricercatori di ricostruire senza soluzione di continuità l'attività solare dal 969 al 1933.
 
Eventi protonici. Dalla ricostruzione è stato possibile confermare la regolarità del ciclo di undici anni nonché l'ampiezza di quel ciclo, ossia di quanto l'attività solare è stata più intensa o più debole rispetto alla media. Le misurazioni hanno anche consentito di confermare l'evento protonico energetico solare del 993, portato alla luce nel 2015. In quel caso, protoni altamente accelerati dal Sole raggiunsero la Terra durante un brillamento solare provocando una leggera sovrapproduzione di C-14. Inoltre, sono state scoperte anche prove di altri due eventi ancora sconosciuti che dovrebbero essere avvenuti nel 1052 e nel 1279. Da un punto di vista storico non ci sono tracce di tali eventi perché allora non vi erano tecnologie che potevano essere danneggiate, come invece ai nostri giorni. E sull'uomo e sull'ambiente non ebbe alcun effetto. Ma l'aver rilevato tre eventi a distanza media di circa un secolo potrebbe indicare che tali fenomeni possono essere più frequenti di quel che si pensava. È indubbio che se dovessero avvenire oggi potrebbero avere conseguenze anche molto gravi.

17 marzo 2021 Luigi Bignami
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