METODI DI DATAZIONE

 

Carbonio 14 e Dendrocronologia (~1985)

 

Come autore del testo di base che a varî anni dall’uscita su carta viene inserito nel sito luciusfabi.it ho ringraziato vivamente attravereso la Redazione RENATO DI PRETTO, autore del disegno illustrativo e della didascalia e la Redazione stessa di Punto d’incontro, sezione Scienza e civiltà, che lo ha trasmesso ed inserito insieme alla preziosa nota firmata V.  D.  che corrisponde se ben ricordo a Viviano Domenici.  In pratica qui io ho fatto il lavoro minore =

 

 Questa scheda potrebbe essere un esempio di tentativo di introdurre nella scuola media elementi di informazione su alcuni temi molto attuali della ricerca scientifica.  Un esempio tra i tanti possibili.  Naturalmente il linguaggio semplice, e le stesse "spiegazioni" di termini tecnici e procedimenti di lavoro nel corso del testo devono trovare giustificazione proprio in relazione al fatto che la scheda si rivolge essenzialmente ad allievi giovanissimi.  Ma certamente senza facili approssimazioni o semplificazioni che potrebbero mettere in pericolo la validità di un discorso volto a presentare — sia pure in una sintesi dichiaratamente divulgativa — i termini reali di certe fondamentali acquisizioni del metodo scientifico.  In questo spirito (e con migliori mezzi e capacità) altri potranno fare o stanno facendo attività di autentico "aggiornamento" nell'ambito delle competenze specifiche, all'interno della scuola o, dall'esterno, verso la scuola.

Questo occorre ricordare anche perché sia chiaro che l'esasperante banalità di certi programmi ufficiali di "aggiornamento" continua ad avere alternative nello studio serio che mobilita l'intelligenza e la curiosità degli allievi sugli stessi temi sui quali si muove realmente la ricerca scientifica.  Al di là, evidentemente, del modestissimo valore di questa nota e di altre che potrò forse presentare alla Redazione.  Chi invece ricerca ancora dieci modi di ribattezzare "strutturalmente" i complementi e le parti del discorso, come chi induce innocentissimi allievi a contare le medesime (o le lettere dell'alfabeto!) in ogni poesia letta in classe ...  confonde a mio avviso l'aggiornamento e la modernità con l'essere à la mode, à la page ...  e buona notte! Se proprio ne vale la pena, ne riparleremo.

 

 

 

Il disegno mostra in che modo vengono «agganciati» gli anelli di accrescimento annuale degli alberi per ricostruire un calendario del passato.  Gli anelli del campione A (prelevato con una piccola trivella da un albero vivo) Indicano che la pianta è nata nel 1937.  La sequenza degli anelli viene «agganciata», per similitudine di sviluppo, a quelle di un legno più vecchio (B); disponendo di un legno ancora più vecchio (campione C) si può scendere all'Ottocento e cosi via, sempre più Indietro

 

 

 

 

 

Prima della scoperta dei metodi di datazione con l'uso di elementi radioattivi, le età degli oggetti antichi erano incerte quando mancavano documenti scritti o comunque testimonianze storiche dirette o indirette.  Si poteva e si può, ad esempio, confrontare certi tipi di manufatti con altri ad essi simili e già più o meno precisamente datati attraverso fonti storiche.  Comunque quanto più si risaliva indietro nel tempo, tanto maggiori erano le incertezze.

Nel campo della paleontologia (studio degli antichi esseri viventi), risalendo nel tempo passato anche per molti milioni di anni, si cercava di comprendere in quanto tempo i reperti avessero assunto l'aspetto che presentavano al momento della scoperta e, in particolare, in quanto tempo si fossero formati i diversi strati sedimentari.  Si cercava in sostanza di capire con quale velocità si formassero gli strati misurandone i tempi di formazione in periodi storici necessariamente molto brevi.  Nessuno però poteva garantire che nel corso di lunghissimi periodi nel passato i ritmi di sedimentazione fossero rimasti praticamente invariati.

Oggi sappiamo bene che questi ritmi variano in rapporto a diverse condizioni ambientali.  Nel 1946 fu messo a punto dal chimico americano Libby un metodo che permetteva di misurare il contenuto di carbonio 14 (radiocarbonio = C14) presente nei resti di organismi viventi.

Tutti gli organismi assorbono C 14 dall'atmosfera e quando muoiono (e vengono ricoperti di sedimenti e comunque non sono più a contatto con l'atmosfera) cessano normalmente di assorbirlo.  Quello che contengono si trasforma (in pratica finisce col perdere due neutroni) divenendo C 12 non radioattivo, ma stabile.  Quindi la quantità di C 14 che si può trovare nei resti degli organismi diminuisce con il tempo secondo un ritmo ben determinabile.

In particolare si sa che la quantità di C 14 si dimezza ogni 5700 anni circa.  In pratica, dopo ogni periodo di 5700 anni circa dalla morte dell'organismo, il C 14 sarà quindi 1/2, 1/4, 1/8, 1/16 … di quello che era nel momento in cui l'organismo cessava di vivere.  Si sa in genere qual è la quantità di C 14 che un organismo animale o vegetale (o una certa parte di un organismo) contiene perché si conosce la quantità che è in grado di assorbirne dall'atmosfera.  Questo vale se si ammette che il ritmo di assorbimento e il ritmo con cui il C 14 si forma nel corso di diversi millenni rimangano sempre sostanzialmente costanti.  Ricordiamo a questo punto che in circa 60 mila anni il C 14 si riduce ad una concentrazione tanto bassa da non essere più misurabile nei resti degli organismi.

Ma per oggetti molto più vecchi gli scienziati usano altri elementi radioattivi, cioè elementi che si trasformano in altri elementi emettendo radiazioni o particelle sempre con un ritmo ben definito, ma con periodi di dimezzamento molto più lunghi.  Sono molto noti, ad esempio, i metodi del potassio-argo (che utilizzano la trasformazione radioattiva del potassio in argo) e quelli basati sull’uranio che, dopo varie trasformazioni, diventa piombo, elemento decisamente stabile, non radioattivo.

Questi metodi si usano per oggetti vecchi anche miliardi di anni, ma si comprende bene che non sarebbero molto utili per materiali vecchi di poche decine di migliaia di anni, dato che in così poco tempo non sono ben misurabili gli effetti di trasformazioni radioattive tanto lente.

Dall'esame di antichissime rocce radioattive si è risaliti fino alle più primitive formazioni della crosta terrestre e teoricamente si può stabilire l'età di rocce anche più antiche.

Torniamo ora al C 14 che, come abbiamo detto, si utilizza invece per datare oggetti non più antichi di circa 60 mila anni e, direttamente, solo per resti di organismi, ma indirettamente anche per edifici, strumenti, oggetti di ogni genere che siano sicuramente in relazione con tali resti.

Dopo diversi anni di misurazioni si cominciò a notare che le date non erano tanto esatte quanto si era creduto in precedenza, soprattutto quando si riferivano a reperti vecchi di almeno duemila-duemilacinquecento anni.  Con il metodo del C 14 gli oggetti esaminati sembravano sempre meno antichi rispetto a quanto si poteva stabilire attraverso le fonti scritte e i documenti storici in genere.  Il metodo doveva appunto servire anche ad andare molto più indietro rispetto alle fonti scritte ed a datare reperti per cui i documenti storici mancavano o erano insufficienti o malsicuri.  Ma come si poteva prestar fede a datazioni con il C 14 se, ad esempio, già in 4.500 anni c'era un errore di circa sette secoli? Si cercò di capire le ragioni di questa situazione: il C 14 viene assorbito attraverso l'atmosfera.  Ma nel corso dei millenni il ritmo con il quale esso si forma nell'atmosfera può anche non essere stato sempre lo stesso (in conseguenza di fattori ambientali e climatici sui quali non ci soffermiamo in questa nota).  In certi periodi, in particolare, se ne può essere formato un po' più rispetto alla media degli ultimi secoli e quindi gli organismi ne avrebbero assorbito di più.  Ma poiché il ritmo di disintegrazione è sempre lo stesso, la quantità di C 14 che ritroviamo è naturalmente maggiore.  Perciò gli organismi in esame sembrano meno antichi.  Le cose stavano proprio in questo modo?

La prova decisiva venne attraverso la dendrocronologia (dendron = albero), basata sullo studio degli anelli di accrescimento degli alberi.  Come è noto, ogni anno il tronco di qualunque albero produce un nuovo anello tra la corteccia ed il vecchio legno.  Le caratteristiche di ogni anello sono particolari e risentono dell'andamento del clima durante la loro formazione.  Si può così constatare che gli anelli esterni di un certo albero corrispondono agli anelli più interni di un, albero più giovane.  In tal modo si può andare indietro per millenni ricercando tronchi sempre più vecchi i cui cerchi più : esterni (i più recenti nella vita di ogni singolo albero) corrispondono ai più interni (i più antichi) di un albero più giovane.  In particolare si possono usare tronchi appena tagliati confrontandoli, per iniziare la serie, con legni usati, ad esempio, in vecchi edifici. 

Douglass riuscì, come ricorda Isaac Asimov, a stabilire una cronologia esatta fino ad alcune migliaia di anni fa.

Oggi la dendrocronologia risale fino ad almeno 8-9 mila anni fa ed il metodo può consentire di andare anche più indietro nel tempo.  Naturalmene gli anelli di accrescimento prendono forma a seconda del clima della zona determinata in cui crescono*.  Ma confrontando le datazioni ottenute attraverso gli anelli con quelle del C 14 (che comunque si trova anche negli alberi stessi e potrebbe anche permettere un confronto diretto e quindi in certi casi una correzione immediata) si nota che esistono differenze sistematiche costanti nelle due datazioni.  Gli oggetti datati con C 14 sembrano generalmente meno vecchi e le datazioni devono essere corrette, dato che gli anelli di accrescimento permettono in pratica una precisione assoluta.

Ma, una volta rilevate le differenze, il metodo del C 14 — poiché naturalmente il ritmo di decadimento radioattivo è lo stesso in qualunque luogo — può essere corretto in modo tale da essere applicabile in qualunque regione della Terra per datare con ottima approssimazione i più diversi reperti che contengono residui di organismi fino al limite già ricordato di circa 60 mila anni fa.

Uno dei maggiori successi della dendrocronologia consiste proprio nell'aver reso possibile la correzione del metodo del C 14 che rimane uno strumento di capitale importanza per la datazione di oggetti organici "recenti", in pratica per un periodo che corrisponde a circa una volta e mezzo la durata della presenza sulla Terra dell'Homo sapiens sapiens.

 

*In pratica si deve tener conto anche di altri fattori, tra i quali il diverso modo in cui legni diversi rispondono alle variazioni del clima.  Ma l'esame di tutti i temi collegati alla materia che trattiamo è evidentemente impossibile in questa sede.

 

Ecco come si può leggere il calendario degli anelli

 Come è possibile stabilire l'età esatta di una tavola di legno e quindi verificare se c'è discordanza tra questa e la data attribuita alla pittura che c'è stesa sopra? Il metodo, almeno in teoria, è abbastanza semplice.

 Tutti avranno notato che sulla sezione di un tronco di legno si possono vedere ]gli anelli di accrescimento annuale della | pianta e che questi anelli sono tutti diversi tra loro: alcuni sono sottili, altri più spessi, altri ancora di misure intermedie.  I Queste differenti caratteristiche sono la conseguenza delle particolari condizioni climatiche dell'annata in cui ciascun anello si è formato: quindi, ogni anello è diverso da tutti gli altri.  Nel secolo scorso, tale particolarità suggerì a Charles Babbage (l'inventore della prima macchina calcolatrice) l'idea di comparare gli anelli di alberi appena tagliati con quelli di piante appena più vecchie e cadute quando i primi erano già nati.  Se le piante in questione erano vissute almeno per qualche anno contemporaneamente si sarebbero dovuti individuare anelli con le stesse identiche caratteristiche.

Trovato l'"aggancio" sarebbe stato possibile tentare altre sovrapposizioni con legnami sempre più vecchi e creare una sorta di calendario "a staffetta" e ripercorrere a ritroso i secoli passati.

L'idea di Babbage era esatta e agli inizi del nostro secolo venne ripresa dall'americano Andrew Douglass il quale riuscì ad agganciare anelli su anelli tanto da ricostruire una sequenza continua di diversi secoli (oggi questa sequenza copre circa 9000 anni).

Su tale linea-madre fu possibile da allora agganciare anelli di singoli pezzi di legno provenienti da piante vissute nel periodo ricostruito.  Naturalmente questa linea-madre è diversa a seconda delle diverse aree geografiche perché il clima non è uguale in tutto il pianeta e così il calendario scritto negli alberi americani non può essere utilizzato per legnami europei.

Ma anche l'Europa ha oggi una propria linea-madre che scende fino al 2000 a.  C.  e su questa possono essere agganciati — e datati esattamente — diversi tipi di legnami (non tutti perché le varie specie arboree rispondono diversamente alle variazioni climatiche).

Con un po' di fortuna è quindi possibile datare una tavola vecchia di secoli confrontando le sezioni dei suoi anelli con quelle della scala conosciuta e stabilire con assoluta precisione in che anni visse la pianta dalla quale venne ricavata la tavola.

  V.D.

 

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