Publicado 19/01/2021 13:43CET

Un milenio de actividad solar rastreada en anillos de árboles

Actividad solar durante los últimos 1000 años (azul, con intervalo de error en blanco), registros de manchas solares (curva roja) que se remontan a menos de 400 años.
Actividad solar durante los últimos 1000 años (azul, con intervalo de error en blanco), registros de manchas solares (curva roja) que se remontan a menos de 400 años. - ETH ZURICH

   MADRID, 19 Ene. (EUROPA PRESS) -

   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 científicos a comprender mejor la dinámica del sol y permiten una datación más precisa de los materiales orgánicos utilizando el método C14, según un comunicado de ETH Zurich, donde se dirigió la investigación.

   Lo que sucede al sol solo se puede observar indirectamente. Las manchas solares, por ejemplo, revelan el grado de actividad solar: cuantas más manchas solares son visibles en la superficie del sol, más activa es nuestra estrella central en el interior. 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 eso, ahora sabemos 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.

   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, que incluía el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar en Gotinga y la Universidad de Lund en Suecia, ahora 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 investigadores 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 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, y solo uno de cada 1.000 mil millones de átomos es radiactivo. A partir de la vida media conocida del isótopo C14, alrededor de 5.700 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.

   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", dice en un comunicado Lukas Wacker, "pero solo durante los últimos 400 años y utilizando el método de recuento 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, 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 solo 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.

   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 ciclo (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.

   Los resultados de la medición también permitieron confirmar el evento de protones energéticos solares de 993. En tal evento, los protones altamente acelerados que llegan a la Tierra durante una erupción solar causan una ligera sobreproducción de C14. Además, el equipo de investigación también encontró evidencia de otros dos eventos hasta ahora 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.