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27 Settembre 2004 SCIENZA
SF Gate
SEGNARE IL TEMPO E´ UNA SCIENZA ALLA BERKELEY
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Quando il chimico Willard F. Libby offrì l´inconfutabile evidenza che tutte le piante sulla Terra, vive o morte, sono dotate di carica radioattiva, aprì l´era della datazione dei reperti, e diede l´input allo sviluppo di straordinarie nuove tecniche che ci permettono, oggigiorno, di scoprire l´età di praticamente tutte le cose dalle montagne ai microbi fossili.

Vi piacerebbe sapere quanto tempo fa il Faraone Sesostris III d´Egitto navigò per la terra dei morti a bordo del suo vascello funebre? L´ "orologio atomico" di Libby lo ha determinato in modo quasi esatto. Fu 3, 676 anni or sono, decennio più o meno.

Volete sapere quanto tempo or sono i nostri primi parenti sull´albero della famiglia umana vissero nella Great Rift Valley in Africa? I geocronologi di Berkeley possono dirci che un ramo di ominidi abitò un sito, una volta verdeggiante, nella ora arida Etiopia circa 5.8 milioni di anni or sono quasi i primi resti pre-umani scoperti fino ad ora.

E volete sapere quando i nostri antenati usarono per la prima volta uno strumento di pietra? Sfaldavano la roccia vulcanica in accette e raschietti per preparare i loro pasti circa 2.6 milioni di anni or sono i primi manufatti conosciuti creati dai nostri lontani parenti.

La scoperta di Libby di circa cinquanta anni or sono ha però dei limiti. Ma usando le nuove tecniche di datazione, sviluppate dagli scienziati al Centro di Geocronologia della Berkeley, i geologi e i fisici possono ora datare la deriva dei continenti, le passate eruzioni di vulcani estinti, la storia delle crepe lungo la Faglia di Sant´Andrea, l´età dei campioni lunari portati indietro sulla Terra dagli astronauti dell´Apollo, e perfino la stessa età della Terra (4.6 miliardi di anni).

Sito in poche sale del piano terra della Church Divinity School del Pacifico, su una stretta via presso il Campus dell´Università di California, il centro indipendente e no-profit ha adesso 10 anni. E´ ampiamente finanziato da una sovvenzione annuale di 1 milione di dollari della Fondazione di Ann e Gordon Getty, oltre a quella della Fondazione Nazionale della Scienza.

"Quel che stiamo davvero tentando di stabilire è la datazione dei maggiori eventi e le relazioni causali tra essi" ha dichiarato Paul R. Renne, direttore del centro e professore aggiunto di geologia alla Berkeley. "Se le specie sono andate estinte, vogliamo conoscere quel che causò la loro scomparsa. Se nuove specie di ominidi arrivano sulla scena, vogliamo capire perché.

"Ci troviamo spesso in presenza degli enigmi della scienza, per i quali la datazione è un elemento critico si tratti di archeologia o di cosmologia. IL tempo è l´essenza delle cose, e determinare quando un evento ebbe luogo è cruciale per comprendere la storia della Terra."

Libby, che ha vinto il Premio Nobel nel 1960 ed è morto nel 1980, svolse alcuni dei primi studi in materia di energia nucleare e contribuì alla scoperta delle tecniche gassose di arricchimento dell´uranio per l´alimentazione della bomba atomica.

Fu in questo modo che trovò le tracce di radioattività nelle piante viventi e comprese che dovevano svilupparsi quando le piante assorbivano forme radioattive di carbonio dal diossido di carbonio dell´atmosfera. Scoprì così che il carbonio radioattivo, un isotopo chiamato carbonio-14, cede la sua radioattività decadendo in nitrogeno stabile, ad un tasso che può essere misurato. Metà di esso, nei fatti, decade ogni 5, 568 anni.

Poiché le piante morte smettono di assorbire il carbonio-14 dall´aria, Libby comprese che contando il tasso di decadimento, secondo per secondo, del carbonio-14 rimanente in una pianta, poteva giungere a calcolarne l´età. Così nacque l´orologio atomico di Libby, e gli archeologi, storici dell´arte e scienziati che studiano reperti contenenti carbonio un bisonte in decomposizione dentro un tepee, i pali di una nave guidata dai mercanti di schiavi africani, o le carcasse di uccelli estinti da gran tempo possono scoprirne l´età misurando il tasso di decadimento del rimanente carbonio 14.

La datazione al radiocarbonio è valida solo per le scorse ultime migliaia di anni, ad ogni modo, e gli scienziati hanno necessità di datare talvolta oggetti di milioni e perfino miliardi di anni or sono. Possono farlo, e di fatto lo fanno usando il noto tasso di decadimento di altri elementi radioattivi in forme più stabili.

L´uranio radioattivo decade in piombo stabile ad un tasso noto, per esempio. La forma artificialmente radioattiva dell´elemento gassoso argo, decade in forma più stabile dello stesso elemento, ad un tasso differente che gli scienziati chiamano datazione argo-argo.

Un elemento instabile decade emettendo particelle del suo nucleo, ed il periodo di tempo necessario affinché decada della metà è conosciuto come "mezza-vita". Conoscere la mezza-vita è la chiave per calcolare ogni data antica. Il tasso può essere straordinariamente lento milioni di anni, talvolta. Nella datazione da uranio a piombo, la mezza-vita dell´uranio è di circa 4.5 miliardi di anni; la sua presenza, ben calibrata, in una roccia può svelare il segreto dell´età della roccia.

La scorsa settimana il geologo Roland Mundil ed un gruppo di scienziati del Centro Geocronologico hanno riportato sulla rivista Science di avere sviluppato una nuova tecnica altamente specializzata mediante l´uso di campioni del minerale zircone, trovato nelle ceneri vulcaniche della Cina centrale e sud-orientale al fine di perfezionare il metodo di datazione uranio piombo. Il nuovo metodo ha permesso loro di rifinire le stime di lungo termine per l´età delle più grandi estinzioni di massa che si siano mai verificate sulla Terra.

Pressoché tutte le specie invertebrate marine del mondo ed il 70% degli organismi sulla terra perirono in quel singolo breve spasmo geologico, che durò meno di un milione di anni.

Questo spasmo, hanno determinato Mundil ed i suoi colleghi, accadde 252.6 milioni di anni or sono, (più o meno 200, 000 anni, tra la fine del periodo geologico conosciuto come Periodo Permiano, e l´inizio del successivo, il Triassico.)

Le estinzioni comprendevano quasi tutti le ben conosciute trilobiti segmentate; la maggior parte dei coralli e delle spugne; i più grandi organismi come i primi pesci dotati di mandibole antenati degli squali; e dei dominanti animali di terra, rettili dal dorso crestato come il Dimetrodonte.

La nuova data stabilita da Mundil, utilizzando campioni di zirconi misurati in un trilionesimo di grammo, è 2.5 milioni di anni precedente ad una stima cui era giunto il direttore del centro Renne solo nove anni or sono, utilizzando un precedente metodo di datazione all´argo.

"Ulteriori applicazioni dell´approccio di Mundil renderanno la scala del tempo geologica ancora più accurata" ha dichiarato Renne "permettendoci di calibrare le estinzioni e gli eventi importanti nella storia della Terra, spaziando da 100 milioni ad alcuni miliardi di anni or sono, con accuratezza senza precedenti".

Mundil ed i suoi colleghi hanno anche datato un vasto deposito di basalto, residuo della più enorme colata di lava che il mondo abbia mai sperimentato. Conosciuta come Trappola Siberiana, la colata di basalto di quell´eruzione vulcanica copre ancora almeno 1, 5 milioni di miglia quadrate della Russia Centrale più di nove volte l´area della California.

Hanno datato l´evento vulcanico a 252.6 milioni di anni or sono, esattamente lo stesso periodo della catastrofica estinzione permiana. Molti scienziati sono convinti che la colata di lava causò le estinzioni di massa anche se alcuni ritengono che potrebbe invece essere stata a sua volta innescata dall´impatto di alcuni asteroidi giganti che precipitarono sulla terra nello stesso periodo.

Uno dei successi più importanti del centro di Berkeley è la continuata e precisa datazione dei ritrovamenti di ominidi fossili scoperti sugli altipiani della regione del Fiume Awash in Etiopia, dove le formazioni di roccia si datano indietro di molti milioni di anni.

"I geocronologi stanno iniziando a stabilire chiaramente la datazione delle nostre origini umane, da milioni di anni or sono fino all´emergere dei nostri diretti antenati" ha dichiarato Tim D., l´antropologo dell´Università di Berkeley che ha condotto spedizioni annuali di ricerca di fossili nella regione di Awash e che ha reclutato, addestrato ed incoraggiato alcuni dei principali paleoantropologi etiopi.

Nella loro spedizione più recente, ha spiegato White, insieme ai suoi colleghi etiopi, ha trovato alcuni fossili "fantastici".

"Ma non sappiamo ancora a quale periodo effettivamente risalgano" ha continuato. "Ecco quello che i tecnici del Centro Geocronologico faranno per noi. Il loro lavoro ha un´importanza cruciale, ed è ormai un elemento fondamentale nella ricerca storica."


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