Tecniche di Datazione: Varve, Dendrocronologia e Radiocarbonio

Misurare il tempo

Esistono vari modi per misurare il tempo:

• La nascita di Cristo
• L’Egira (622 d.C.)
• La morte di Buddha (486 a.C.)
• La creazione del mondo
• Le olimpiadi (I olimpiade: 780-776 a.C.)
• La fondazione di Roma (a.U.C. = ab Urbe Condita)
• Le varie ere locali

Al posto di a.C. e d.C. o BC e AD, si può usare BCE (Before the Common Era) e CE (Common Era). Dopo la “rivoluzione del radiocarbonio” si usa anche la datazione BP (before present) stabilendo come presente convenzionale il 1950 (data approssimativa in cui Libby ottenne la prima datazione con il radiocarbonio.

Cicli annuali: varve e anelli di accrescimento

Prima dell’avvento dei metodi radioattivi, il conteggio delle varve e quello degli anelli di accrescimento degli alberi costituivano i sistemi di datazione assoluta più attendibili. Nelle regioni ai limiti delle zone polari, la fusione delle calotte glaciali, che avviene ogni anno nel periodo in cui le temperature si innalzano, determina la formazione di sedimenti argillosabbiosi fittamente stratificati: le varve.

Le varve

Le varve sono sedimenti argillo-sabbiosi deposti dalle acque di fusione di ghiacci sul fondo di laghi temporanei che si formano davanti ai ghiacciai in ritiro. L’accrescimento della maggior parte delle piante varia nel corso di ciascun anno; su tale datazione si basa la datazione con il metodo degli anelli di accrescimento (dendrocronologia). In qualche caso, si possono identificare variazioni annuali dei depositi di tessuto sullo scheletro dei vertebrati o sulle conchiglie dei molluschi marini.

Varve e sedimenti lacustri

Nel 1878 il geologo svedese Gerard de Geer notò che alcuni particolari sedimenti argillo-sabbiosi erano fittamente stratificati in modo regolare. Si rese conto che questi sedimenti o varve (dallo svedese varv, “deposito”) erano stati deposti dalle acque di fusione delle calotte glaciali sul fondo di laghi temporanei che si erano formati alla fronte dei ghiacciai scandinavi in fase di ritiro progressivo a partire dalla fine del Pleistocene: uno strato di spessore maggiore era dovuto a un anno caldo, mentre uno strato più sottile indicava un clima più freddo.

La dendrocronologia

La dendrocrologia fu sviluppata da un astronomo americano, A.E. Douglass, nei primi decenni del Novecento. La tecnica fu introdotta in Europa alla fine degli anni Trenta. Negli anni Sessanta l’uso di procedimenti statistici e del computer gettò le fondamenta per la definizione delle lunghe cronologie su base dendrocronologica.

La dendrocronologia trova oggi due distinti impieghi in campo geologico:

1. come strumento per calibrare e correggere le date ottenute con il metodo del radiocarbonio
2. come metodo indipendente di datazione.

La dendrocronologia:

1. può essere applicata solo ad alberi delle regioni non tropicali, dove le marcate differenze tra le stagioni producono anelli annuali di accrescimento chiaramente definiti;
2. per una datazione dendrocronologica autonoma la datazione si restringe a quelle specie di alberi:
   1. che hanno consentito la costruzione di una sequenza a ritroso a partire dal presente;
   2. che sono state realmente utilizzate dalle popolazioni del passato;
   3. per le quali il campione offre una registrazione sufficientemente lunga da fornire un’unica corrispondenza.

Una data dendrocronologica si riferisce alla data di abbattimento dell’albero, che è determinata dal confronto degli anelli più esterni (l’alburno) con la sequenza della regione. Se gran parte o la totalità di questi anelli esterni è andata perduta, la data di abbattimento non può essere identificata. Ma anche nel caso della determinazione di un’esatta data di abbattimento, l’archeologo deve formulare un giudizio sul tempo trascorso tra l’abbattimento dell’albero e l’ingresso del legno nel deposito archeologico.

Radiocarbonio

Willard Frank Libby (1908 - 1980) nel 1949 pubblica le prime datazioni ottenute con il metodo del radiocarbonio.

Il metodo può essere impiegato ovunque, qualunque sia il clima, purché sia disponibile materiale di origine organica. La datazione può andare a ritroso fino a 50.000 anni, ma è troppo imprecisa per gli ultimi 400 anni.

Il decadimento radioattivo

Il carbonio ha tre isotopi: ¹²C, ¹³C e ¹⁴C (i numeri corrispondono al peso atomico). In ogni campione di carbonio il 98,9% degli atomi è del tipo ¹²C e hanno sei protoni e sei neutroni nel nucleo, mentre l’1,1% è del tipo ¹³C con sei protoni e sette neutroni. Un atomo su un milione di milioni di atomi di carbonio è un isotopo del tipo ¹⁴C con otto neutroni nel nucleo. L’isotopo ¹⁴C è prodotto nella parte superiore dell’atmosfera, dal bombardamento dell’azoto (¹⁴N) da parte dei raggi cosmici, e, contenendo un eccesso di neutroni, è instabile. Esso decade emettendo deboli radiazioni β verso l’isotopo ¹⁴N, con sette protoni e sette neutroni. Come per tutti i tipi di decadimento radioattivo, questo processo avviene con una velocità costante e indipendente dalle condizioni ambientali. Il tempo impiegato da metà degli atomi dell’isotopo radioattivo per decadere viene chiamato “tempo di dimezzamento”. Nel caso del ¹⁴C, il valore del tempo di dimezzamento, fissato convenzionalmente, è di 5730 anni. Per l’isotopo ²³⁸U il tempo di dimezzamento è 4500 milioni di anni. Per altri isotopi il tempo di dimezzamento è una frazione di secondo; in ogni caso, il decadimento radioattivo segue un andamento regolare.