Rocce, minerali, sedimenti e acque custodiscono nella loro composizione chimica una memoria dei processi che hanno plasmato il nostro pianeta. Decifrarla, però, non è banale. I dati geochimici descrivono proporzioni tra elementi – percentuali, parti per milione, concentrazioni – e questa natura “relativa” li rende poco adatti ai metodi statistici classici, pensati per numeri assoluti.
 

Uno studio del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Firenze propone una strategia diversa, fondata su una branca della statistica progettata appositamente per i dati espressi come proporzioni: l’analisi composizionale.
 

La ricerca, condotta da Caterina Gozzi e Antonella Buccianti, rispettivamente ricercatrice e docente di Geochimica e vulcanologia, è stata pubblicata su “Earth Science Review”, nell’articolo “Benchmark-based metric distances as predictors of geochemical processes and data variability: A comprehensive discussion”. Invece di limitarsi a osservare come i campioni si disperdono intorno a una media, il metodo confronta ciascun campione con uno stato di riferimento che rappresenta l’origine o la condizione iniziale del sistema. Per esempio, la composizione media della crosta terrestre, nel caso dei suoli, oppure quella dei materiali più antichi del Sistema Solare, nel caso dei vetri vulcanici raccolti sui fondali oceanici.
 

“Misurando la distanza statistica tra i dati osservati e questo benchmark, ossia il parametro di riferimento, abbiamo stabilito quanto un sistema si è modificato, dove e come: se in modo graduale oppure con salti repentini, tipici dei sistemi complessi – spiegano Gozzi e Buccianti – Il tutto considerando simultaneamente decine di variabili chimiche, offrendo così un ritratto più completo delle trasformazioni in atto”.
 

Le ricercatrici dell’Ateneo fiorentino hanno testato l’approccio su grandi banche dati internazionali: i vetri vulcanici oceanici catalogati dallo Smithsonian Institution, i sedimenti delle pianure alluvionali europee e le acque e i sedimenti fluviali raccolti dal network FOREGS dei servizi geologici continentali.
 

I risultati mostrano che il metodo permette di riconoscere schemi ricorrenti nell’evoluzione chimica dei materiali terrestri, individuare aree caratterizzate da maggiore variabilità e intercettare segnali precoci di instabilità nei sistemi naturali. Prospettive particolarmente preziose oggi, quando comprendere la risposta degli ambienti superficiali a cambiamenti climatici o antropici è diventato urgente.

“Le tecniche tradizionali fotografano dove si concentra un insieme di dati. Il nuovo approccio, invece, ricostruisce l’evoluzione di un elemento come un flusso: dal punto di partenza (valore di riferimento) alla composizione attuale – affermano Gozzi e Buccianti – Se la tecnica tradizionale guarda dove si raduna un gruppo di persone in una piazza, il nuovo metodo, invece, misura da dove sono partite e quanto si sono allontanate, ricostruendo il percorso del sistema nel tempo e nello spazio. In altre parole – concludono – abbiamo realizzato una bussola geochimica capace di leggere nei dati la storia dei processi che hanno modellato, e continuano a modellare, il nostro pianeta”.
 

Foto comunicato Università di Firenze