Un equipo internacional de investigadores dirigido por ETH Zurich ha reconstruido la actividad solar desde el año 969 utilizando mediciones de carbono radiactivo en anillos de árboles. Esos resultados ayudan a los científicos a comprender mejor la dinámica del sol y permiten una datación más precisa de los materiales orgánicos utilizando el método C14.

Lo que sucede al sol solo se puede observar indirectamente. Manchas solares por ejemplo, revelan el grado de actividad solar:cuantas más manchas solares sean visibles en la superficie del sol, cuanto más activa es nuestra estrella central en el fondo. Aunque las manchas solares se conocen desde la antigüedad, solo se han documentado en detalle desde la invención del telescopio hace unos 400 años. Gracias a ello, ahora sabemos que el número de puntos varía en ciclos regulares de once años y que, es más, hay períodos prolongados de actividad solar fuerte y débil, que también se refleja en el clima de la Tierra.

Sin embargo, cómo se desarrolló la actividad solar antes del inicio de los registros sistemáticos hasta ahora ha sido difícil de reconstruir. Un equipo de investigación internacional dirigido por Hans-Arno Synal y Lukas Wacker del Laboratorio de Física de Rayos de Iones en ETH, que incluía el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Göttingen y la Universidad de Lund en Suecia, ahora ha rastreado el ciclo de once años del sol hasta el año 969 utilizando mediciones de la concentración de carbono radiactivo en los anillos de los árboles. Al mismo tiempo, De este modo, los investigadores han creado una base de datos importante para una determinación de la edad más precisa utilizando el método C14. Sus resultados fueron publicados recientemente en la revista científica Naturaleza Geociencia .

Actividad solar de los anillos de los árboles

Para reconstruir la actividad solar durante un milenio con una resolución de tiempo extremadamente buena de solo un año, los investigadores utilizaron archivos de anillos de árboles de Inglaterra y Suiza. En esos anillos de árboles cuyas edades se pueden determinar con precisión contando los anillos, hay una pequeña fracción de carbono radiactivo C14, con solo uno de cada 1000 mil millones de átomos siendo radiactivo. A partir de la vida media conocida del isótopo C14, alrededor de 5700 años, se puede deducir la concentración de carbono radiactivo presente en la atmósfera cuando se formó el anillo de crecimiento. Como el carbono radiactivo es producido principalmente por partículas cósmicas, que a su vez se mantienen alejados de la Tierra en mayor o menor medida por el campo magnético del sol:cuanto más activo es el sol, cuanto mejor protege la Tierra, es posible deducir la actividad solar a partir de un cambio en la concentración de C14 en la atmósfera.

Mejores resultados a través de técnicas de detección modernas

Mediciones precisas de un cambio en esa concentración ya muy pequeña, sin embargo, parecerse a la búsqueda de un grano de polvo en una aguja en un enorme pajar. "Las únicas mediciones de ese tipo se realizaron en los años 80 y 90, "dice Lukas Wacker, "pero solo durante los últimos 400 años y utilizando el método de conteo extremadamente laborioso". En ese método, Los eventos de desintegración radiactiva de C14 en una muestra se cuentan directamente usando un contador Geiger, que requiere una cantidad relativamente grande de material y, debido a la larga vida media del C14, aún más tiempo. "Utilizando la espectrometría de masas con aceleradores modernos, ahora pudimos medir la concentración de C14 dentro del 0.1 por ciento en solo unas pocas horas con muestras de anillos de árboles que eran mil veces más pequeñas, "añade el estudiante de doctorado Nicolas Brehm, quién fue el responsable de esos análisis.

En espectrometría de masas con aceleradores, Átomos de C14 y C12 (el "normal, "carbono no radiactivo; C14, por el contrario, contiene dos neutrones adicionales en su núcleo) del material del árbol primero se cargan eléctricamente y luego se aceleran mediante un potencial eléctrico de varios miles de voltios, después de lo cual se envían a través de un campo magnético. En ese campo magnético los dos isótopos de carbono, que tienen diferentes masas, se desvían en diferentes grados y, por lo tanto, se pueden contar por separado. Para eventualmente obtener la información deseada sobre la actividad solar a partir de esos datos brutos, los investigadores tienen que realizar un intrincado análisis estadístico sobre él y seguir procesando los resultados utilizando modelos informáticos.

Ciclo regular de once años durante un milenio

Este procedimiento permitió a los investigadores reconstruir sin problemas la actividad solar de 969 a 1933. A partir de esa reconstrucción, pudieron confirmar la regularidad del ciclo de once años, así como el hecho de que la amplitud de ese ciclo (por cuánto aumenta la actividad solar y hacia abajo) también es menor durante los mínimos solares de larga duración. Estos conocimientos son importantes para comprender mejor la dinámica interna del sol. Los resultados de la medición también permitieron una confirmación del evento de protones energéticos solares de 993. En tal evento, Los protones muy acelerados que llegan a la Tierra durante una erupción solar provocan una ligera sobreproducción de C14. Es más, el equipo de investigación también encontró evidencia de dos más, eventos aún desconocidos en 1052 y 1279. Esto podría indicar que tales eventos, que pueden perturbar gravemente los circuitos electrónicos en la Tierra y en los satélites, ocurren con más frecuencia de lo que se pensaba anteriormente.

Fechas más precisas mediante el método C14

Como existen archivos de anillos de árboles durante los últimos 14.000 años, En un futuro próximo, los investigadores quieren utilizar su método para determinar las concentraciones anuales de C14 desde el final de la última edad de hielo. Como una especie de "extra, "Los datos del nuevo estudio se pueden utilizar para fechar material orgánico con mucha más precisión utilizando el método C14 y ya se han incluido en la última edición de las curvas de calibración de radiocarbono (IntCal) reconocidas internacionalmente". ETH no participó en eso base de datos de referencia antes, "dice Lukas Wacker, "pero con nuestros nuevos resultados ahora hemos contribuido con un tercio de las mediciones de una sola vez".