• 1 Giugno 2022 14:04

SCIENZA & DINTORNI

Divulgazione storica e scientifica – DIRETTORE Fabiana Leoncavallo

Misurare con precisione il tempo di un antichissimo manufatto o dei momenti principali della civiltà umana è un fattore indispensabile per la ricerca. Nel tempo si sono via via succeduti metodi sempre più precisi per stabilire la data di un manufatto o dei resti fossili di un nostro antenato. Questa ricerca ha subito un fondamentale balzo in avanti con la messa a punto della datazione al radiocarbonio.

L’autore della scoperta di questo metodo di datazione è un personaggio ingombrante della comunità scientifica, il chimico Willard Frank Libby, vincitore del Nobel per questa disciplina nel 1960. Libby, fin dagli inizi della sua carriera, è interessato allo studio della radioattività, sia naturale sia artificiale. Costruisce contatori Geiger sempre più affidabili e precisi e durante la Seconda Guerra viene arruolato insieme ad altre centinaia di scienziati nel Progetto Manhattan.

Dopo il conflitto torna ai suoi studi sulla radioattività e accetta una cattedra nel neonato Istituto per gli Studi Nucleari dell’università di Chicago. Libby sfrutterà gli studi del barone Serge Korff che nel 1939 aveva scoperto che il radiocarbonio (14C ) viene costantemente creato nell’atmosfera terrestre dall’interazione dei raggi cosmici con l’ azoto atmosferico . Il risultato14C  si combina con l’ ossigeno atmosferico per formare anidride carbonica radioattiva , che viene incorporata nelle piante dalla fotosintesi.

Gli animali poi acquisiscono14C  mangiando le piante. Quando l’animale o la pianta muore, smette di scambiare carbonio con il suo ambiente e, successivamente, la quantità di14C che contiene inizia a diminuire man mano che il radiocarbonio subisce un decadimento radioattivo . 

Quello che rende interessante il 14C è che questo isotopo del carbonio non è stabile, ma decade (si trasforma in altro) con una emivita di 5730 anni (vuol dire che in 5730 anni la quantità si dimezza). Libby si rende conto che un pezzo di legno, una stoffa, resti di cibo, la carta, ossa animali, uno scheletro umano, qualunque cosa sia di origine organica è databile misurandone la quantità residua di 14C.

Trattandosi di radiazioni a bassissima intensità il primo problema che Libby deve risolvere è individuare la presenza di radiocarbanio nel materiale organico che si intende datare. Per ovviare a questo problema gli tornerà utile la grande esperienza sviluppata nella messa a punto di sofisticati contatori Geiger. Superato questo scoglio, Libby doveva testare l’efficacia della nuova tecnica.

Per farlo utilizza due campioni prelevati dalle tombe di due re egiziani, Zoser e Sneferu, datati al 2625 a.C. con un errore di più o meno 75 anni. La misurazione al radiocarbonio data i due campioni al 2800 a. C. con un margine di errore di 250 anni, più o meno. Si trattava di un eccellente risultato. Nel 1952 con la pubblicazione del suo saggio “Radiocarbon dating“, la tecnica è ormai pronta per essere concretamente utilizzata.

Prima del 1960 circa 20 laboratori per la datazione al radiocarbonio erano funzionanti in tutto il mondo rivoluzionando intere discipline come l’archeologia e l’antropologia. Nel 1960 la Giuria del Premio Nobel gli consegnava l’ambito riconoscimento con la seguente motivazione: “raramente una singola scoperta in chimica ha avuto un tale impatto sul pensiero in così tanti campi dell’attività umana”.

Passato l’entusiasmo inziale la tecnica al radiocarbonio fu soggetta a numerose critiche, alcune fondate, che indussero Libby a cercare una conferma della sua validità nella dendrocronologia, un sistema di datazione a scala fluttuante, basato sul conteggio degli anelli di accrescimento annuale degli alberi.

Il metodo era stato messo a punto dall’americano Andrew Ellicott Douglass nel 1906, e viene frequentemente utilizzato in archeologia per la datazione di manufatti lignei. I risultati di questa verifica confermarono che la quantità di radiocarbonio nell’atmosfera era variata nel corso del tempo e quindi i dati ottenuti con la sua datazione andavano corretti sensibilmente.

La curva ottenuta grazie ai dati della dendrocronologia mostra due tipi di variazioni rispetto alla linea retta: una fluttuazione con un periodo di circa 9000 anni e una variazione molto più breve con un periodo di decenni. La prima variazione è molto probabilmente dovuta al cambiamento dell’intensità del campo magnetico terrestre, mentre le variazioni più brevi, sono oggi conosciute come ‘effetto de Vries’, ovvero una variazione del rapporto tra 14C e 12C che era in realtà cambiato nel tempo con significative deviazioni dai valori attesi. Hessel De Vries era un fisico danese che avrebbe potuto sfidare Libby per il Nobel del 1960, se nel 1959 non si fosse suicidato dopo aver ucciso una sua collaboratrice con la quale aveva avuto una relazione.

Per comprendere il grado di errore di una datazione al radiocarbonio prima della “ricalibratura”, un oggetto datato intorno al 2400 a.C. doveva essere corretto, spostando la data di 600 anni prima, mentre una data calcolata intorno al 3100 a.C. doveva essere corretta spostandola addirittura a 1100 anni prima. Oggi, la tecnica applicata correttamente rimane uno straordinario ausilio per la conoscenza del nostro lontano passato.

Fonti:

alcune voci di Wikipedia

La pianta del mondo di S. Mancuso

Misurare la quantità di14
C in un campione di una pianta o di un animale morto, come un pezzo di legno o un frammento di osso, fornisce informazioni che possono essere utilizzate per calcolare quando l’animale o la pianta è morto. Più vecchio è un campione, meno è14
C c’è da rilevare, e perché l’ emivita di14
C (il periodo di tempo dopo il quale la metà di un dato campione sarà decaduta) è di circa 5.730 anni, le date più antiche che possono essere misurate in modo affidabile con questo processo risalgono a circa 50.000 anni fa, sebbene metodi di preparazione speciali occasionalmente effettuino analisi accurate di campioni possibili. Libby ha ricevuto il Premio Nobel per la Chimica per il suo lavoro nel 1960.

Natale Seremia

Appassionato da sempre di storia e scienza. Divoratore seriale di libri. Blogger di divulgazione scientifica e storica per diletto. Diversamente giovane. Detesto complottisti e fomentatori di fake news e come diceva il buon Albert: "Solo due cose sono infinite: l’universo e la stupidità umana, riguardo l’universo ho ancora dei dubbi."

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