Nel settembre del 1859, un evento che ha segnato la storia delle tempeste solari si è verificato in concomitanza con la pubblicazione dell’opera di Charles Darwin, On the Origin of Species. In quel periodo, i sistemi telegrafici in tutta Europa e Nord America hanno cominciato a malfunzionare, causando scintille e, in alcuni casi, incendi.
Poche ore prima, gli scienziati avevano osservato il primo flare solare confermato, un’improvvisa emissione di radiazione dal Sole, un segnale che qualcosa di significativo stava per colpire il nostro pianeta. Questo fenomeno, noto come l’evento Carrington, è stato una delle tempeste solari più potenti nella storia documentata.
Tuttavia, nuove ricerche pubblicate su Nature suggeriscono che, nel passato, la Terra è stata colpita da tempeste solari ben più estreme. Queste tempeste hanno lasciato tracce nel nostro ambiente, in particolare attraverso l’analisi dei livelli di carbonio radioattivo, conosciuto anche come radiocarbonio o carbonio-14, presente nei anelli degli alberi.
Come Funzionano le Tempeste Solari
Le tempeste solari provocano disturbi nel campo magnetico terrestre, o magnetosfera. Una delle principali cause di tali tempeste è rappresentata dalle espulsioni di massa coronale, ovvero l’emissione di particelle cariche dal Sole, che viaggiano verso la Terra penetrando la magnetosfera. Questo processo può avere conseguenze catastrofiche per la nostra società tecnologica, poiché può danneggiare i satelliti, interrompere le reti di comunicazione e mettere in crisi le reti elettriche globali.
La forza di alcune tempeste solari estreme registrate negli anelli degli alberi indica che avrebbero potuto causare danni senza precedenti alle infrastrutture tecnologiche. Per esempio, una tempesta solare estrema verificatasi nel 774 d.C. è stata talmente intensa da superare il già temuto evento Carrington.
La Misurazione del Radiocarbonio
Il radiocarbonio è stato utilizzato per decenni nella datazione di oggetti provenienti da organismi viventi, come ossa, legno e pelle. Quando un organismo muore, il radiocarbonio al suo interno si degrada a un tasso prevedibile. Misurando quanto radiocarbonio rimane in un campione, gli scienziati possono stimare il momento della morte dell’organismo.
Negli ultimi dieci anni, gli scienziati hanno scoperto che le tempeste solari estreme possono influenzare la quantità di radiocarbonio assorbito dagli organismi viventi, inclusi gli alberi. Ciò offre l’opportunità di individuare eventi solari estremi non registrati nei libri di storia e di datarli con precisione.
L’atmosfera presenta fluttuazioni nei livelli di radiocarbonio nel tempo, il che può rendere fuorvianti le datazioni. Per questo, negli anni ci sono stati sforzi considerevoli per “calibrare” il record di radiocarbonio, correlandolo con materiali di età conosciuta, come alberi databili tramite i loro anelli di crescita o stalagmiti e coralli, datati tramite altre metodologie.
Quando combiniamo questa scienza con la dendrocronologia, ovvero lo studio degli anelli di crescita degli alberi, la firma di radiocarbonio di una tempesta solare estrema può fornire un riferimento preciso all’anno esatto in cui è avvenuto l’evento. Questo approccio può migliorare l’accuratezza della datazione al radiocarbonio e aiutarci a comprendere meglio i cicli globali del carbonio e i processi atmosferici.
Le Scoperte Recenti sulle Tempeste Solari
Nel 2012, un team guidato da Fusa Miyake presso l’Università di Nagoya in Giappone ha scoperto che le tempeste solari estreme possono causare variazioni brusche nelle concentrazioni di radiocarbonio presenti negli anelli degli alberi. Prima di questa scoperta, si pensava che i tassi di produzione di radiocarbonio non variassero sostanzialmente in periodi brevi, rendendo improbabili le misurazioni annuali di radiocarbonio del passato.
Il team ha identificato un enorme picco nella produzione di radiocarbonio associato alla tempesta estrema del 774 dC. Altri eventi estremi sono stati confermati per gli anni 993 dC, 660 aC, 5259 aC e 7176 aC. La tempesta solare più estrema registrata nel record di radiocarbonio risale a circa 14.370 anni fa, verso la fine dell’ultima era glaciale.
Attualmente non sappiamo se questi eventi siano semplici versioni su larga scala delle tempeste solari normali – cosiddetti eventi “Cigno Nero” – o se siano causati da fenomeni fisici distinti. Man mano che verranno identificati nuovi eventi solari estremi dal record di radiocarbonio, si arricchirà la nostra conoscenza dei processi fisici che avvengono nel nostro Sole.
I Rischi delle Tempeste Solari Estreme
Uno dei principali rischi derivanti da una grande tempesta solare è la possibilità di compromettere l’intera flotta di satelliti, ad eccezione di quelli a bassa altitudine permanentemente protetti dal campo geomagnetico, oltre alla potenziale caduta delle reti elettriche. Prevedere questi eventi e avvisare in anticipo gli operatori delle reti elettriche è fondamentale per minimizzare i danni.
Negli anni a venire, il record di radiocarbonio potrebbe rivelare ulteriori tempeste solari estreme. La comunità scientifica è impegnata ad analizzare alberi antichi provenienti da diverse regioni del mondo, con l’obiettivo di rafforzare le evidenze esistenti e scoprire nuovi eventi solari estremi del passato.
Migliorare la nostra comprensione di questi eventi estremi è cruciale non solo per affinare la datazione al radiocarbonio, ma anche per comprendere i processi che avvengono sia nel Sole che sulla Terra. Inoltre, ci aiuterà a prepararci per la prossima tempesta solare estrema. Anche se non siamo ancora in grado di prevedere quando si verificherà un nuovo evento, le nuove intuizioni dal passato ci dicono che, prima o poi, accadrà di nuovo.
In sintesi, le tempeste solari estreme rappresentano un rischio significativo per le infrastrutture tecnologiche moderne. La comprensione delle loro dinamiche attraverso l’analisi del radiocarbonio negli anelli degli alberi ci offre strumenti per prevedere e mitigare gli effetti di tali eventi. La ricerca in questo campo è fondamentale non solo per la scienza della datazione, ma anche per la sicurezza delle nostre tecnologie e delle nostre vite quotidiane.