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Il nuovissimo orologio al radiocarbonio che aiuterà gli scienziati a svelare i segreti del passato

Scienza&Tecnologia


Un gruppo internazionale di ricerca, che ha coinvolto anche l’Università di Bologna, ha messo a punto nuovi standard per le datazioni al radiocarbonio che permettono di datare reperti risalenti fino a 55.000 anni fa con una precisione fino ad oggi impensabile

La capacità di datazione di oggetti antichi, risalenti fino a 55.000 anni fa, raggiunge un alto livello di precisione grazie al lavoro di un gruppo internazionale di scienziati che ha permesso di migliorare sensibilmente l’accuratezza della curva di calibrazione per le datazioni al radiocarbonio. Un progetto – a cui ha partecipato anche l’Università di Bologna – portato avanti per sette anni e realizzato grazie all’analisi di oltre 15 mila reperti.

I risultati, pubblicati sulla rivista Radiocarbon, compongono tre nuove curve di calibrazione del radiocarbonio: IntCal20 per i reperti rinvenuti nell’emisfero nord del pianeta, SHCal20 per l’emisfero sud e Marine20 per il mondo degli oceani.

Per l’Università di Bologna ha partecipato allo studio la professoressa Sahra Talamo, docente al Dipartimento di Chimica “Giacomo Ciamician” e Principal Investigator del progetto ERC RESOLUTION, il cui obiettivo è sviluppare set di dati di calibrazione al radiocarbonio ad alta risoluzione che permettano di ottenere datazioni in grado di fare luce sui periodi chiave della preistoria europea.

“Queste nuove curve di calibrazione del radiocarbonio ci daranno la possibilità di osservare il passato con un livello di dettaglio mai raggiunto prima”, spiega la professoressa Talamo. “E questo ci permetterà ad esempio di ottenere nuove informazioni su un periodo cruciale della storia dell’Homo Sapiens: la dinamica del suo arrivo in Europa, le interazioni avute con l’Uomo di Neandertal e quando le popolazioni di queste due specie si sono sovrapposte in differenti regioni europee”.

La tecnica del radiocarbonio svolge un ruolo fondamentale per l’avanzamento di molti campi di ricerca. Non solo per gli archeologi, a cui offre la possibilità di datare con precisione antichissimi resti (pre)storici, ma anche ad esempio per chi si occupa di geoscienze, permettendo di ricostruire le variazioni climatiche avvenute nel corso di lunghi archi temporali e offrendo così informazioni utili per prepararsi ai cambiamenti climatici futuri.

“L’avvento delle datazioni al radiocarbonio ha rivoluzionato il campo dell’archeologia e delle scienze ambientali”, conferma Paula Reimer, professoressa della Queen’s University Belfast (Regno Unito) che ha guidato il gruppo di ricerca internazionale. “Migliorare le curve di calibrazione ci permette di conoscere meglio la nostra storia: questo nuovo aggiornamento degli standard utilizzati sarà fondamentale per rispondere a domande cruciali sull’evoluzione del mondo in cui viviamo e sul ruolo svolto dell’uomo in questo processo”.

La tecnica del radiocarbonio è stata sviluppata nel 1949 da Willard Frank Libby: una scoperta che gli valse, nel 1960, il premio Nobel per la chimica. Alla base del suo funzionamento ci sono due isotopi di carbonio: uno stabile, il Carbonio-12, e uno radioattivo, il Carbonio-14.

Poiché tutti gli esseri viventi assorbono carbonio, sotto forma di CO2, questo significa che i due isotopi di Carbonio-12 e Carbonio-14 sono presenti nel loro organismo nella stessa proporzione con cui erano presenti nell’atmosfera nel periodo in cui sono vissuti. Quando però un organismo muore, il processo di acquisizione di nuovo carbonio si interrompe. A quel punto, gli isotopi stabili di Carbonio-12 restano invariati, ma gli isotopi radioattivi di Carbonio-14 iniziano un processo di decadimento di cui conosciamo con precisione i tempi. In questo modo, quando misuriamo la quantità restante di Carbonio-14 in un campione organico possiamo determinare l’età della morte dell’organismo a cui è appartenuto. Fino ad oggi, in questo modo era possibile andare indietro nel tempo fino ai 50.000 anni fa; ora, per la prima volta in assoluto, la nuova curva di calibrazione permetterà agli scienziati di arrivare fino a 55.000 anni fa.

A complicare le cose c’è però il fatto che la quantità di Carbonio-14 presente nell’atmosfera non è rimasta costante nel corso della storia: questo significa che l’età Carbonio-14 non corrisponde a un’età calendario. Per ovviare a questo problema, si utilizza una procedura chiamata calibrazione, che permette di calibrare l’età Carbonio-14 con una scala di tempo assoluta: è così che nasce la curva di calibrazione conosciuta come IntCal (International Calibration Curve).

La nuova Curva di calibrazione IntCal20 ha raggiunto un’alta precisione con l’obiettivo di sviluppare solide cronologie del cambiamento paleoambientale e una comprensione più dettagliata della successione degli eventi climatici. Un risultato ottenuto grazie a più precise analisi di Carbonio-14 dei reperti presenti nei diversi archivi che vengono utilizzati nella curva stessa. Tra questi ci sono ad esempio resti di alberi risalenti fino a 14.000 anni fa, stalagmiti trovate in diverse grotte, coralli rinvenuti nei mari e carotaggi di sedimenti lacustri e oceanici. In totale, per costruire le nuove curve di calibrazione il gruppo internazionale di ricerca (IntCal Working Group) ha realizzato circa 15 mila misurazioni al radiocarbonio di oggetti risalenti fino a 55.000 anni fa.

“Grazie all’alto livello di risoluzione del campionamento realizzato, le nuove curve di calibrazione ci permettono di ottenere datazioni su scala decennale andando indietro nel tempo fino a 55.000 anni fa: un miglioramento significativo rispetto a quanto era possibile fare fino ad oggi”, spiega la professoressa Talamo. “Questo risultato però è solo il primo passo per arrivare ad un calendario preciso degli eventi che caratterizzano l’evoluzione umana. Per questo il progetto RESOLUTION sarà di fondamentale importanza: infatti, usando gli alberi fossili e sfruttando la sincronicità del Berillio-10 e del Carbonio-14, (come si vede già in IntCal20 per il periodo di tempo tra 14,000 e 14,700 anni fa), si potrà arrivare ad una curva ancora più precisa e ottenere per la prima volta una risoluzione eccezionale della preistoria europea”.

Didascalie immagini:

  1. Anelli di accrescimento annuale di un albero (Credit: Ronny Friedrich)
  2. Differenze di datazione al radiocarbonio per Homo Sapiens e neandertaliani (Credit: Sahra Talamo)
  3. Esemplare di albero kauri risalente fino a 40.000 anni fa (Credit: Nelson Parker)
  4. La professoressa Sahra Talamo, che ha partecipato alla messa a punto di IntCal20


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