Proprio come un adolescente che vuole essere più grande, i vulcani possono mentire sulla loro età, o almeno sulle loro attività. Per bambini, potrebbero essere piccole bugie bianche, ma i vulcani possono raccontare grandi bugie con grandi conseguenze.

La nostra ricerca, pubblicato oggi in Comunicazioni sulla natura , scopre una di queste bugie vulcaniche.

La datazione accurata delle eruzioni preistoriche è importante in quanto consente agli scienziati di correlarle con altri documenti, come grandi terremoti, carote di ghiaccio antartico, eventi storici come pietre miliari della civiltà mediterranea, ed eventi climatici come la Piccola Era Glaciale. Questo ci dà una migliore comprensione dei legami tra il vulcanismo e l'ambiente naturale e culturale.

L'ultima violenta eruzione di Taupo

Lago Taupo, nell'Isola del Nord della Nuova Zelanda, è un supervulcano della caldera di importanza globale. La caldera si è formata dopo il crollo del tetto di una camera magmatica a seguito di una massiccia eruzione più di 20, 000 anni fa.

Ora sembra che l'eruzione del Taupo avvenuta nella prima parte del primo millennio abbia mentito sulla sua età. Ma come molte bugie, alla fine è stato scoperto, e rivela processi eccitanti che non avevamo compreso prima.

L'eruzione del Taupo nel primo millennio è stata più volte datata con il radiocarbonio, producendo una diffusione sorprendentemente ampia di età tra il 36 d.C. e il 538 d.C.

Datazione al radiocarbonio delle eruzioni

La datazione al radiocarbonio del materiale organico si basa sulle concentrazioni di carbonio 14 radioattivo in un campione che rimane dopo la morte degli organismi. Negli ultimi due decenni, il metodo è stato notevolmente perfezionato combinandolo con la dendrocronologia, lo studio degli effetti ambientali sull'ampiezza degli anelli degli alberi nel tempo.

La datazione al radiocarbonio delle registrazioni degli anelli degli alberi ha permesso agli scienziati di costruire una registrazione affidabile della concentrazione di carbonio-14 nell'atmosfera nel tempo.

In linea di principio, questa registrazione composita consente di datare le eruzioni abbinando la traccia sinuosa di carbonio-14 in un albero ucciso da un'eruzione alla traccia sinuosa di carbonio-14 atmosferico dalla curva di riferimento (datamento "wiggle-match").

Gli scienziati attualmente usano la datazione wiggle-match come metodo di scelta per la datazione dell'eruzione, ma la tecnica non è valida se il gas di anidride carbonica del vulcano sta influenzando la versione dell'oscillazione di un albero.

L'effetto del carbonio vulcanico sull'età delle eruzioni

Il nostro studio ha rianalizzato l'ampia serie di date al radiocarbonio per l'eruzione del Taupo e ha scoperto che le date più antiche erano più vicine alla bocca del vulcano. Le date erano progressivamente più giovani quanto più erano lontane.

Questo insolito modello geografico è stato documentato molto vicino (cioè meno di un chilometro) alle bocche vulcaniche prima, ma mai sulla scala delle decine di chilometri. Due età di fiammiferi oscillanti, preso dalla stessa foresta, situato a circa 30km dal lago di caldera, erano tra le date più antiche della serie di date.

Questa influenza allargata del vulcano può essere spiegata dall'influenza delle acque sotterranee sotto il lago e dei suoi dintorni. L'albero di Taupo è cresciuto in una fitta foresta in una valle paludosa dove l'anidride carbonica vulcanica stava filtrando dal terreno ed è stata incorporata negli alberi.

Il rapporto tra carbonio-13 e carbonio-12 (i due isotopi stabili del carbonio) nell'acqua moderna del lago Taupo e del fiume Waikato ci dice che l'anidride carbonica vulcanica sta entrando nelle acque sotterranee da un corpo magmatico sottostante.

Si possono prevedere grandi eruzioni per decenni?

Il nostro studio mostra che un volume grande e crescente di anidride carbonica contenente questi isotopi stabili è stato emesso dalle profondità del vulcano preistorico Taupo. È stato poi ridistribuito dall'enorme sistema di acque sotterranee della regione, alla fine diventando incorporato nel legno degli alberi datati.

L'aumento è stato sufficientemente ampio per diversi decenni da alterare drasticamente i rapporti dei diversi isotopi di carbonio nel legno degli alberi. La foresta è stata successivamente uccisa dall'ultima parte della serie di eruzioni Taupo. Ma la diluizione del carbonio-14 atmosferico da parte del carbonio vulcanico ha fatto apparire le date al radiocarbonio per il materiale arboreo dell'eruzione del Taupo tra i 40 ei 300 anni troppo vecchie.

Il cambiamento precursore dei rapporti di carbonio ci offre un modo per ottenere informazioni sulla previsione delle future eruzioni, un obiettivo centrale in vulcanologia. Abbiamo scoperto che le date al radiocarbonio e i dati sugli isotopi che sono alla base dell'età del "wiggle match" attualmente accettata hanno raggiunto un plateau (vale a dire, ha smesso di evolversi normalmente). Ciò significava che per diversi decenni prima dell'eruzione, gli anelli di crescita esterni degli alberi avevano rapporti di carbonio "strani", previsione dell'imminente eruzione.

Abbiamo rianalizzato i dati di altre grandi eruzioni, incluso a Rabaul in Papua Nuova Guinea e Baitoushan al confine nordcoreano con la Cina e ha trovato modelli simili. La chimica anomala imita ma supera l'effetto Suess, che ha invertito l'evoluzione isotopica del carbonio del legno post-industriale. Ciò implica che le misurazioni degli isotopi di carbonio in 200-300 anelli annuali possono tenere traccia dei cambiamenti nella fonte di carbonio utilizzata dagli alberi che crescono vicino a un vulcano, fornendo un potenziale metodo per prevedere future grandi eruzioni.

Prevediamo che ciò fornirà un focus significativo per la ricerca futura sui supervulcani in tutto il mondo.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.