La actividad solar desde el año 969 ha sido reconstruida por científicos que utilizaron mediciones de carbono radiactivo en anillos de árboles. Estos resultados ayudan a los especialistas a comprender mejor la dinámica del Sol y permiten una datación más precisa de los materiales orgánicos utilizando el método C14.
De acuerdo con un comunicado de ETH Zurich, donde se dirigió la investigación, lo que sucede al Sol sólo se puede observar indirectamente. Las manchas solares, por ejemplo, revelan el grado de actividad solar: cuantas más manchas solares son visibles en su superficie, más activa es nuestra estrella central en el interior.
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Contexto
Aunque las manchas solares se conocen desde la antigüedad, sólo se han documentado en detalle desde la invención del telescopio hace unos 400 años. Gracias a eso, ahora se sabe que el número de manchas varía en ciclos regulares de once años y que, además, hay periodos prolongados de actividad solar fuerte y débil, que también se refleja en el clima de la Tierra.
Actualidad
Sin embargo, hasta ahora ha sido difícil reconstruir cómo se desarrolló la actividad solar antes del inicio de los registros sistemáticos. Un equipo de investigación internacional dirigido por Hans-Arno Synal y Lukas Wacker del Laboratorio de Física de Rayos de Iones en ETH ha rastreado los ciclos solares de once años hasta el año 969, utilizando mediciones de la concentración de carbono radiactivo en los anillos de los árboles.
Al mismo tiempo, los científicos han creado una base de datos importante para una determinación de la edad más precisa utilizando el método C14. Sus resultados se publicaron recientemente en la revista científica Nature Geoscience. Para reconstruir la actividad solar durante un milenio con una resolución de tiempo extremadamente buena de sólo un año, utilizaron archivos de anillos de árboles de Inglaterra y Suiza.
¿Cómo fue el proceso?
En esos anillos de árboles, cuyas edades se pueden determinar con precisión contando los anillos, hay una pequeña fracción de carbono radiactivo C14, y sólo uno de cada 1.000 mil millones de átomos es radiactivo. A partir de la vida media conocida del isótopo C14, alrededor de 5 mil 700 años, se puede deducir la concentración de carbono radiactivo presente en la atmósfera cuando se formó el anillo de crecimiento.
Dado que el carbono radiactivo es producido principalmente por partículas cósmicas, que a su vez se mantienen alejadas de la Tierra en mayor o menor medida por el campo magnético del Sol (cuanto más activo es el Sol, mejor protege a la Tierra), es posible deducir la actividad solar de un cambio en la concentración de C14 en la atmósfera.
La imagen anterior, publicada en ETH Zurich, muestra la actividad solar durante los últimos 1000 años (azul, con área de error en blanco), registros de manchas solares durante los últimos 400 años (curva roja). El fondo muestra un ciclo típico de once años del sol.
Sin embargo, las mediciones precisas de un cambio en esa concentración ya muy pequeña se asemejan 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, pero sólo durante los últimos 400 años y utilizando el método de recuento extremadamente laborioso", dijo Lukas Wacker en el comunicado.
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, incluso más tiempo.
"Usando la espectrometría de masas con aceleradores modernos, ahora pudimos medir la concentración de C14 dentro del 0.1 por ciento en sólo unas pocas horas con muestras de anillos de árboles que eran mil veces más pequeñas", agrega el estudiante de doctorado Nicolas Brehm, responsable de esos análisis. .
En la espectrometría de masas del acelerador, los átomos C14 y C12 (el carbono no radiactivo 'normal'; el C14, por el contrario, contiene dos neutrones adicionales en su núcleo) del material del árbol se cargan primero 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 masas diferentes, se desvían en diferentes grados y, por lo tanto, pueden contarse por separado. Para obtener finalmente la información deseada sobre la actividad solar a partir de esos datos sin procesar, los investigadores deben realizar un análisis estadístico intrincado y procesar aún más los resultados utilizando modelos informáticos.
Método científico exitoso
Este procedimiento permitió a los investigadores reconstruir sin problemas la actividad solar desde 969 hasta 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 periodo (en 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.
CAR