La Terra non è nuova alle tempeste solari. Proprio quest’anno siamo stati bombardati da tempeste, alcune così potenti che hanno innescato aurore mozzafiato fino alle medie latitudini. Le foto delle sue tonalità colorate hanno riempito i social media da molte parti del mondo. Ora, immaginate un’aurora centinaia di volte più luminosa, solo che nessuno sarebbe in grado di scattarne una foto, poiché l’ondata di particelle provenienti dal Sole trasformerebbe all’istante gli smartphone in mattoni. Tempeste solari così estreme sono rare: si sa che solo sei hanno lasciato le loro tracce sulla Terra negli ultimi 14.500 anni e nessuna è stata osservata dall’apice dell’Impero assiro, circa 2.700 anni fa. Ora, un team di ricerca guidato da Irina Panyushkina del Laboratorio per la ricerca sugli anelli degli alberi dell’Università dell’Arizona, e da Timothy Jull del Dipartimento di geoscienze dell’Università dell’Arizona, ha individuato l’ultima volta in cui si è verificata un’esplosione di radiazioni cosmiche così potente che, se si verificasse oggi, causerebbe il caos alle reti elettriche, ai satelliti e alle reti di comunicazione in tutto il mondo.
Il team ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista Communications Earth & Environment.
Analizzando gli anelli degli alberi per il carbonio-14, una variante radioattiva naturale del carbonio, il team ha scoperto un picco risalente all’anno 664 a.C., individuando l’unico evento di tempesta solare estrema la cui tempistica era sfuggita a lungo ai ricercatori.
Panyushkina, autrice principale dello studio e professoressa associata di ricerca di dendrocronologia presso il Laboratorio per la ricerca sugli anelli degli alberi, ha affermato che determinare la tempistica precisa di un massiccio evento di eruzione solare fornisce dati importanti per gli scienziati che studiano e sviluppano modelli dell’attività del Sole nel tempo.
Il carbonio-14
Il carbonio-14 si forma continuamente nell’atmosfera a causa delle radiazioni cosmiche, ha detto Panyushkina. Alla fine, il carbonio-14 reagisce con l’ossigeno per formare anidride carbonica. “Dopo alcuni mesi, il carbonio-14 avrà viaggiato dalla stratosfera alla bassa atmosfera, dove verrà assorbito dagli alberi e diventerà parte del legno man mano che cresceranno“, ha detto Panyushkina.
Le tempeste solari estreme
Solo nel 2012 si è scoperto che esistevano tempeste solari estreme, note come eventi Miyake. Quell’anno, Fusa Miyake, un fisico giapponese e collaboratore del team di Panyushkina, ha pubblicato un articolo che riportava la firma rivelatrice delle tempeste: picchi di isotopi di carbonio radioattivi negli anelli di crescita degli alberi.
Gli eventi Miyake si verificano quando il campo elettromagnetico del Sole si indebolisce, consentendo al plasma dalla superficie solare di fuoriuscire nello spazio. Con l’aumento dell’attività solare, i protoni bombardano l’atmosfera terrestre e innescano reazioni chimiche che portano a un picco di isotopi radioattivi.
“Grazie al radiocarbonio negli anelli degli alberi, ora sappiamo che sei eventi Miyake si sono verificati negli ultimi 14.500 anni”, ha affermato Panyushkina. “Se si fossero verificati oggi, avrebbero avuto effetti catastrofici sulla tecnologia delle comunicazioni“.
Lo studio
Panyushkina e il suo team hanno utilizzato bisturi chirurgici per sezionare singoli anelli degli alberi da campioni di legno antico, inclusi campioni di alberi morti sepolti nelle rive dei fiumi e legname scavato durante gli scavi archeologici. I ricercatori hanno quindi bruciato la cellulosa, il componente principale del legno, per determinare il contenuto di radiocarbonio.
Per stabilire se le tempeste solari hanno causato i picchi di radiocarbonio, i ricercatori hanno confrontato i dati degli anelli degli alberi con i picchi che altri ricercatori hanno trovato in un diverso isotopo, il berillio-10, bloccato in carote di ghiaccio prelevate da ghiacciai e calotte glaciali. Proprio come il carbonio-14, il berillio-10 si forma nell’atmosfera a causa di un’ondata di particelle provenienti dal Sole. Pioggia e neve catturano l’isotopo e lo bloccano nelle calotte glaciali in modo simile a come gli alberi assorbono il carbonio-14.
“Se le carote di ghiaccio del Polo Nord e del Polo Sud mostrano un picco nell’isotopo berillio-10 per un anno particolare corrispondente all’aumento del radiocarbonio negli anelli degli alberi, sappiamo che c’è stata una tempesta solare”, ha affermato Panyushkina.
Sebbene gli anelli degli alberi possano agire come “archivi” che registrano gli eventi di Miyake, i ricercatori finora non sono stati in grado di trovare prove di uno schema negli eventi, ha affermato Panyushkina. “Gli anelli degli alberi ci danno un’idea della portata di queste enormi tempeste, ma non possiamo rilevare alcun tipo di schema, quindi è improbabile che saremo mai in grado di prevedere quando accadrà un evento del genere”, ha affermato. “Tuttavia, crediamo che il nostro articolo trasformerà il modo in cui cerchiamo e comprendiamo il segnale del picco di carbonio-14 degli eventi estremi dei protoni solari negli anelli degli alberi”.
“L’energia di questo tipo di evento non solo modifica il contenuto di radiocarbonio dell’atmosfera, ma anche la chimica dell’atmosfera”, ha aggiunto. “Stiamo cercando di capire come questi eventi di breve durata e potenti influenzano il sistema Terra nel suo complesso”.
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