Les yeux de Charlotte Pearson scannèrent un morceau d'arbre ancien de la taille d'une paume. Ils se sont installés sur un anneau qui avait l'air "exceptionnellement léger, " et elle a pris une note sans y réfléchir. Trois ans plus tard, et armé de nouvelles méthodologies et technologies, elle a découvert que l'anneau lumineux pourrait marquer l'année où le volcan Thera sur l'île grecque de Santorin est entré en éruption au-dessus de l'ancienne civilisation minoenne. La date de l'éruption, qui est l'une des plus grandes que l'humanité ait jamais connue, fait débat depuis des décennies.

Pearson, professeur adjoint de dendrochronologie et d'anthropologie à l'Université de l'Arizona, est l'auteur principal d'un article, publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , dans laquelle elle et ses collègues ont utilisé une nouvelle approche hybride pour attribuer des dates calendaires à une séquence de cernes, qui couvre la période au cours de laquelle Thera a éclaté, à moins d'un an d'une date calendaire. Cela leur permet de présenter de nouvelles preuves qui pourraient soutenir une date d'éruption vers 1560 av.

Combler les lacunes

"Dans chaque anneau d'arbre, vous avez cette capsule temporelle que vous pouvez déballer, " a déclaré Pearson.

Les arbres poussent en fonction des conditions de leur environnement local. Chaque année, les arbres produisent une nouvelle couche de croissance concentrique, appelé un anneau d'arbre, qui peut enregistrer des informations sur les précipitations, Température, feux de forêt, conditions du sol et plus encore. Les arbres peuvent même enregistrer l'activité solaire à mesure qu'elle croît et décroît.

Lorsqu'une séquence d'anneaux d'arbres d'âges différents se chevauchent et s'additionnent, ils peuvent s'étendre sur des centaines ou des milliers d'années, fournir un aperçu des conditions climatiques passées et du contexte des civilisations concurrentes.

"La plus longue chronologie du monde remonte à 12 ans, 000 ans. Mais en Méditerranée, le problème est que nous n'avons pas un plein, enregistrement continu remontant à l'époque de Théra, " Pearson a déclaré. "Nous avons enregistré les 2 derniers, 000 ans très bien, mais alors il y a un écart. Nous avons des cernes d'arbres d'époques antérieures, mais on ne sait pas exactement à quelles dates correspondent les anneaux. C'est ce qu'on appelle une "chronologie flottante".

Combler cette lacune pourrait aider à déterminer la date de l'éruption de Thera et à peindre une toile de fond climatique pour les différentes civilisations qui se sont élevées et sont tombées pendant les âges du bronze et du fer, qui s'étendaient ensemble sur 5, 000 et 2, il y a 500 ans.

"Jusqu'à ce que vous puissiez mettre une année exacte sur les événements à une échelle qui a du sens pour les gens - un an - ce n'est pas aussi puissant, " Pearson a déclaré. "Cette étude consiste vraiment à prendre (mon co-auteur et professeur de recherche au laboratoire des cernes des arbres) la chronologie de Peter Kuniholm qu'il a rassemblée sur 45 ans de travail et à la dater d'une manière impossible auparavant. Plus important encore, il est fixé dans le temps, comme si nous avions comblé notre trou dans les cernes des arbres."

Une approche hybride

Depuis la création du Laboratoire de recherche sur les cernes des arbres de l'Arizona en 1937, un assortiment d'échantillons de cernes d'arbres du monde entier se sont accumulés dans des conditions loin d'être idéales sous l'Arizona Stadium. Mais depuis l'achèvement de la mise à niveau du Bryant Bannister Tree Ring Building de l'université en 2013, l'équipe de curation, dirigé par Peter Brewer, a déménagé, organiser et conserver des échantillons pour de futures recherches.

"C'est la collection qui a fondé le domaine de la recherche sur les cernes des arbres, et c'est de loin le plus grand du monde, " a déclaré Brewer. " Les chercheurs viennent de partout pour utiliser notre collection. "

"C'est juste bourré de vestiges de forêts anciennes et de sites archéologiques, qui n'existe plus, et il contient des échantillons de bois qui ont joué un rôle fondamental dans la croissance de la discipline de la dendrochronologie, " a déclaré Pearson.

La collection comprend des bois du tumulus Midas Mound à Gordion en Turquie, une tombe géante d'un homme qui était probablement le père ou le grand-père de Midas. De bois comme ceux-ci, Kuniholm a construit une chronologie des cernes des arbres de la Méditerranée pendant près d'un demi-siècle. Ensemble, Le record de Kuniholm de la Colombie-Britannique période s'étend sur 2, 000 ans, y compris les arbres poussant sous le vent de l'éruption de Thera, ce qui en fait la clé de la recherche de l'équipe.

Malgré la longueur de cette chronologie, il est resté sans date. Pour le fixer, l'équipe a décidé d'essayer quelque chose de nouveau.

Lorsque les rayons cosmiques de l'espace pénètrent dans l'atmosphère terrestre, les neutrons entrent en collision avec des atomes d'azote pour créer une version radioactive du carbone, appelé carbone-14, qui se répand sur toute la planète. Toute autre vie sur Terre, y compris les cernes des arbres, ramasser le carbone-14, et parce que les cernes des arbres enferment une mesure de carbone 14 pour chaque année de croissance, ils contiennent des modèles montrant comment cela a changé au fil du temps. Ces modèles de carbone-14 dans les cernes des arbres du monde entier devraient correspondre.

Pearson et son équipe ont utilisé les modèles de carbone 14 capturés dans les cernes des arbres de Gordion pour ancrer la chronologie flottante à des modèles similaires d'autres séquences de cernes des arbres datées du calendrier.

"C'est une nouvelle façon d'ancrer les chronologies flottantes des cernes des arbres qui utilise la précision annuelle des cernes des arbres, " a déclaré Pearson.

Pour valider leurs conclusions, l'équipe s'est tournée vers les anneaux calendaires de pins bristlecone de haute altitude de l'ouest de l'Amérique du Nord qui vivaient à la même époque que le Gordion.

"Quand il y a de grandes éruptions volcaniques, il cicatrise souvent la bristlecone en gelant pendant la saison de croissance, créer un anneau de givre, " a déclaré le deuxième auteur Matthew Salzer, chercheur au laboratoire des cernes des arbres. « Ensuite, nous avons comparé les dates des cernes de gel avec ce qui se passait dans les arbres méditerranéens, qui répondent aux volcans en formant des anneaux plus larges. Et ça a marché. Il a montré que les anneaux larges dans la chronologie méditerranéenne se sont produits dans les mêmes années que les anneaux de gel dans le bristlecone. Nous avons pris cela pour confirmer que la datation était probablement correcte."

L'équipe a ensuite pensé à utiliser une nouvelle technologie en laboratoire appelée machine à fluorescence X pour analyser le bois à la recherche de modifications chimiques.

"Nous avons scanné toute la période où Thera est connu pour s'être produit, " Pearson a dit, "et nous avons détecté une très légère déplétion en calcium, là où j'ai vu cette bague plus légère il y a des années."

Bien qu'il s'agisse d'une légère fluctuation, elle est importante et ne se produit qu'à un moment donné vers 1560 av.

"Nous avons mis cela dans le papier et suggérons provisoirement que c'est une date possible pour Thera, " a déclaré Pearson.

Quelque chose a changé la chimie de l'environnement dans lequel l'arbre a grandi; le dépôt acide d'un volcan est une possibilité, le feu de forêt en est un autre, mais parce que la date coïncide avec d'autres marqueurs de cernes d'arbres pour une éruption majeure, Pearson, elle dit que cela mérite une exploration plus approfondie.

"Je pense que pour faire de la bonne science, vous devez tout étudier et garder l'esprit ouvert jusqu'à ce que des données suffisantes soient réunies, " Pearson a déclaré. "Ceci est une autre petite pièce du puzzle."