La mappa del nostro Universo secondo i dati della missione Planck (http://www.nasa.gov/mission_pages/planck/multimedia/pia16873.html#.Vje6zbzbwwh)

Ci sono alcuni atomi instabili che decadono radioattivamente e lo fanno in un certo tempo, noto come tempo di decadimento. Per esempio, l'uranio esiste in natura sotto forma di un isotopo principale, l' ²³⁸U. Alcune rocce, come i zirconi, formati da cristalli di zirconio, silicio e ossigeno, ZrSiO₄, contengono delle impurezze di ²³⁸U. Questo uranio si trasforma spontaneamente in piombo. Il tempo necessario perché la metà degli atomi di uranio si trasformi in piombo è di circa 4,5 miliardi di anni. Questo è il cosiddetto tempo di dimezzamento. Se, allora, si prende una roccia di zircone e con uno strumento, chiamato spettrometro di massa, si calcola quanti atomi di uranio e quanti atomi di piombo sono presenti, si può stimare dal loro rapporto l'età della roccia. Gli zirconi più antichi sono stati trovati in Australia e risalgono a circa 4,4 miliardi di anni fa, l'età stimata del nostro pianeta.
Oggi è possibile datare con precisione eventi che si sono verificati anche molto tempo prima della formazione della Terra. Per esempio, pensiamo alla stima dell'età dell'Universo. Come è stato possibile arrivare ai 13,8 miliardi di anni per il nostro Universo? Ebbene, dobbiamo ringraziare il telescopio Hubble e la missione Planck. Con Hubble abbiamo potuto osservare e datare oggetti di 13 miliardi di anni fa. Il principio utilizzato è quello del redshift cosmologico. Avete presente il suono della sirena di un'ambulanza? Se l'ambulanza si muove e si avvicina a noi, il suono della sirena è più alto, quando si allontana, al contrario, il suono è più basso. Questo effetto si verifica per le onde sonore così come per le onde elettromagnetiche emesse da un oggetto in movimento, come può essere una stella. Le onde elettromagnetiche si "spostano verso il rosso", cioè variano le loro lunghezze d'onda e tanto più veloce è il movimento del corpo tanto maggiore risulta lo spostamento. Grazie a questo fenomeno si può stimare non solo la distanza di un corpo celeste dalla Terra, ma anche la sua età.
La missione Planck, invece, ha studiato la radiazione cosmica di fondo, cioè l'eco del Big Bang. Si tratta di una radiazione che si è originata al momento della formazione del nostro Universo ed è la più vecchia onda luminosa che si sia mai originata. Questa radiazione ha 13,8 miliardi di anni! Voilà, l'età dell'Universo.

Il principio della radiodatazione al carbonio. (http://www.joostdevree.nl/bouwkunde2/jpgc/c14-datering_1.jpg)

Come facciamo, invece, a datare i reperti fossili e quindi ricostruire la storia della vita sulla Terra? Esistono due approcci: uno di datazione relativa e uno di datazione assoluta. Entrambi i metodi utilizzano le rocce e i fossili. La datazione relativa utilizza metodi stratigrafici, paleontologici e litologici. Il criterio stratigrafico è basato sull'evidenza che, in genere, gli strati di roccia più antichi si trovano più in basso di quelli recenti, che sono invece in superficie. Il criterio paleontologico sfrutta i fossili guida, appartenenti a specie animali e vegetali che hanno avuto una rapida e ampia diffusione su tutto il pianeta, tali da essere identificati come indizi inequivocabili di una data epoca. Il criterio litologico si basa sull'assunto secondo cui rocce dello stesso tipo possono avere una stessa età. Ovviamente questi metodi permettono solo una datazione di un reperto rispetto ad un altro, così un fossile trovato in uno strato di roccia profondo sarà più antico di un fossile trovato in uno strato roccioso superficiale.
Sono i metodi di datazione assoluti quelli che ci permettono, però, di individuare con precisione le date. Anche per la datazione assoluta dei reperti fossili si usa la radiodatazione basata sul decadimento radioattivo. Tuttavia, nel caso dei fossili non si utilizza l'uranio, ma il carbonio. Il carbonio è presente nell'atmosfera sotto forma di due isotopi: ¹²C, stabile, e ¹⁴C, radioattivo. Le piante, tramite la fotosintesi, e gli animali, tramite l'alimentazione, fissano il carbonio atmosferico nelle sue due forme isotopiche. Quando muoiono, l'isopoto ¹²C rimane stabile, mentre l'isotopo ¹⁴C decade, diminuendo con il passare del tempo e trasformandosi in azoto. Il tempo di dimezzamento di questo carbonio radioattivo è di 5730 anni. Per datare un fossile, quindi, si misura la quantità residua di ¹⁴C utilizzando acceleratori di particelle e spettrometri di massa. L'errore che si commette è di soli 20-30 anni!!!
Così abbiamo capito come funzionano gli "orologi" degli scienziati...

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)