Quando Plinio il Giovane documentò la sua esperienza diretta dell’eruzione del Vesuvio avvenuta 2.000 anni fa – un cataclisma che seppellì Pompei e causò la morte di suo zio, Plinio il Vecchio – fornì dettagli sufficienti sulla data da permettere agli scienziati di calibrare i metodi di datazione delle eruzioni vulcaniche. In uno studio di prossima pubblicazione sulla rivista Science Advances, ricercatori del Berkeley Geochronology Center, dell’Università della California a Berkeley e dell’Università di Padova riferiscono che la datazione argon-argon, calibrata sulla data dedotta dell’eruzione (24 agosto 79 d.C.), è ora notevolmente più precisa, rendendola uno dei metodi di datazione più versatili a disposizione.
Questo miglioramento consentirà a geologi, paleontologi e archeologi di attribuire date più precise agli eventi geologici del passato, incluse le eruzioni di vulcani che ancora minacciano aree densamente popolate come Città del Messico, Napoli e Yogyakarta (Indonesia). Contribuirà inoltre a verificare e validare altri metodi di datazione, come la datazione al carbonio-14 per materiali organici e la datazione uranio-piombo per rocce risalenti a miliardi di anni fa, ovvero alle origini della Terra.
“Se si vuole ricostruire la storia eruttiva di un vulcano in tempi relativamente recenti, la precisione e l’accuratezza sono fondamentali“, ha affermato il responsabile dello studio Paul Renne, professore residente di scienze della Terra e planetarie a Berkeley e direttore dell’indipendente Berkeley Geochronology Center. “Lo studio dimostra che è possibile raggiungere quel livello di precisione e accuratezza, estremamente utile, anche nell’ambito storico”.
Lo studio
L’accuratezza indica se un risultato è corretto, mentre la precisione misura la riproducibilità del risultato stesso. Il metodo di datazione argon-argon ricalibrato, applicato a otto campioni di sanidina (un minerale vulcanico contenente potassio proveniente dal Vesuvio), ha collocato l’eruzione a 1.938 ±13 anni prima del momento dell’analisi, avvenuta nel 2025. L’età effettiva dei minerali vulcanici risultava di 1.946 anni, in base all’analisi degli scritti di Plinio il Giovane. La stima corrisponde a una precisione dello 0,7% e a un’accuratezza dello 0,4%.
“Ciò ci consente di dedurre con maggiore precisione il nesso di causalità tra eventi della documentazione geologica, come ad esempio una struttura da impatto meteoritico e un’estinzione di massa”, ha affermato Renne. Dieci anni fa, Renne ha utilizzato la datazione argon-argon per stabilire date precise relative a un impatto meteoritico, alle eruzioni vulcaniche in India e all’estinzione dei dinosauri: eventi verificatisi tutti nell’arco di poche decine di migliaia di anni, 66 milioni di anni fa. Tali date precise hanno avvalorato l’ipotesi che l’impatto avesse innescato un’intensificazione del vulcanismo, creando un “doppio colpo” che portò all’estinzione di tutti i dinosauri non aviani.
Grazie a un’approfondita analisi della documentazione storica sull’eruzione del Vesuvio condotta dalla dottoranda Caroline Hasler, il team è riuscito anche a confermare – con un margine di incertezza di due mesi – la data dell’eruzione attribuita a Plinio il Giovane: il 24 agosto. Ciò ha permesso al gruppo di ricerca di misurare con maggiore precisione l’emivita del decadimento del potassio-40 in argon-40, processo alla base della datazione argon-argon. Tale emivita è ora stimata in 12,044 miliardi di anni, con un margine di errore di 0,088 miliardi: un valore due volte più preciso rispetto a quello precedentemente determinato tramite la fisica nucleare.
Pomice di Oplontis
In precedenza, Renne e il suo team avevano analizzato la sanidina contenuta nella pomice espulsa durante l’eruzione del 79 d.C. per calibrare la datazione argon-argon. Sulla base di quell’analisi del 1997, avevano ipotizzato di poter migliorare i risultati, portando il margine di incertezza al di sotto dell’1%. Oggi, grazie a campioni di pomice di qualità superiore, a uno spettrometro di massa perfezionato e a tecniche aggiornate di irradiazione neutronica, l’obiettivo è stato raggiunto.
La datazione argon-argon si basa sul decadimento naturale del potassio-40 presente nelle rocce vulcaniche in argon-40, un elemento normalmente assente nei minerali prima di un’eruzione. Gli scienziati irradiano le rocce con neutroni per trasformare un isotopo non radioattivo del potassio, il potassio-39, in argon-39, confrontando poi le quantità relative dei due isotopi di argon. Maggiore è la quantità di argon-40 rispetto all’argon-39, più antico è il campione. Nel 1998, il coautore Andrea Marzoli, dell’Università di Padova, ottenne nuovi campioni di pomice più ricchi di potassio provenienti da Oplontis, un’altra città romana sepolta dalle ceneri. A differenza dei campioni precedenti, quelli nuovi provenivano dalla fase iniziale dell’eruzione del Vesuvio.
Le camere magmatiche sotto gli stratovulcani come il Vesuvio tendono a stratificarsi: il ferro e il magnesio si concentrano sul fondo della camera, mentre elementi solubili come il potassio rimangono nella parte superiore. Di conseguenza, il magma ricco di potassio fuoriesce per primo e finisce alla base dei depositi di cenere e pomice. Le pomici di Marzoli provenivano proprio da questi depositi basali.
Quei campioni furono accantonati e mai analizzati; tuttavia, alcuni anni fa, gli studenti di dottorato Hasler, Anthony Fuentes e Andy Tholt – guidati dal ricercatore post-dottorato Jack Carter nel laboratorio di Renne – proposero di recuperare i campioni di Marzoli, risalenti a trent’anni prima, per cercare di migliorare i risultati ottenuti nel 1997. Il team aveva già pubblicato uno studio volto a riconciliare i due metodi di datazione delle rocce più diffusi – argon-argon e uranio-piombo – e la calibrazione precisa della datazione argon-argon costituiva un elemento fondamentale di quel lavoro.
“Hanno elaborato un modello bayesiano – pubblicato nel 2025 – per calibrare reciprocamente i due più importanti geocronometri a nostra disposizione, i quali nel corso degli anni non avevano fornito risultati coerenti”, ha affermato Renne. I risultati relativi al Vesuvio del 1997 erano stati inclusi in questa calibrazione incrociata, ma non erano sufficientemente precisi da incidere in modo significativo sull’esito finale. I nuovi risultati cambiano la situazione. “È stato davvero il frutto di una combinazione di fattori: campioni migliori, vantaggi strumentali e uno sforzo più coordinato. Tutti questi elementi hanno concorso al risultato“, ha aggiunto Renne, riconoscendo al coautore Bill Cassata un ruolo determinante nello sviluppo della strategia analitica e nell’analisi dei dati.
Prima di poter iniziare, tuttavia, Hasler ha dovuto risolvere alcune incongruenze nella documentazione storica. Alcuni storici ritengono che l’eruzione sia avvenuta più tardi, nell’autunno del 79 d.C., basandosi su una moneta ritrovata a Pompei che, a loro avviso, poteva essere stata coniata solo nel mese di settembre. Hasler ha confrontato la moneta con altre monete romane dell’epoca, concludendo che fosse stata probabilmente realizzata prima di settembre. L’adozione di un ampio margine di incertezza temporale (due mesi) si è rivelata irrilevante ai fini della calibrazione della tecnica di datazione, ma fondamentale per determinare il tempo di dimezzamento del potassio-40.
Le implicazioni
Secondo Renne, una datazione argon-argon più accurata e precisa sarà preziosa per calibrare la datazione al radiocarbonio, il metodo principale utilizzato per datare materiali come il legno risalenti a meno di 55.000 anni fa. “Speriamo di unificare il più possibile i vari metodi di datazione geologica utilizzando la stessa matematica e lo stesso approccio bayesiano, e integrando nel processo una maggiore quantità di dati e osservazioni grezze“, ha affermato. “Tuttavia, la datazione argon-argon rimarrà uno standard: in questo senso, costituirà un importante elemento di calibrazione”.
Oltre a contribuire alla calibrazione del metodo di datazione argon-argon, ha aggiunto, lo studio stabilisce un nuovo punto di riferimento per la capacità del metodo di datare eruzioni molto recenti con una precisione su scala decennale.