Vulcano Masaya (Nicaragua), esempio di vulcano basaltico. Le rocce analizzate in questo studio sono state prese dai depositi vulcanici di un'eruzione altamente esplosiva di questo vulcano.
Un team internazionale ha svelato il ruolo dei nanocristalli nel magma grazie alla pticografia 3D, aprendo nuove vie per prevedere le eruzioni vulcaniche esplosive
Nuove immagini 3D a nanoscala svelano i segreti delle eruzioni vulcaniche esplosive.
Un team internazionale di scienziati, coordinato dall’Istituto di Scienza, Tecnologia e Sostenibilità per le Ceramiche del Consiglio Nazionale delle Ricerche di Faenza (CNR-ISSMC), ha condotto uno studio rivoluzionario che apre nuove prospettive nella comprensione delle eruzioni vulcaniche altamente esplosive. Queste eruzioni, tra le più pericolose per le popolazioni che vivono in prossimità di vulcani attivi, sono caratterizzate dalla formazione di imponenti colonne di cenere e gas, capaci di disperdere enormi volumi di materiale vulcanico anche a chilometri di distanza dal cratere.
Una tecnica innovativa per osservare il magma in 3D
Per analizzare i processi che avvengono all’interno dei condotti vulcanici durante la risalita del magma, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica avanzata chiamata pticografia a raggi X, disponibile presso i sincrotroni. Questa metodologia consente di ottenere immagini tridimensionali ad altissima risoluzione su scala nanometrica, permettendo di osservare direttamente la struttura interna dei materiali vulcanici.
Grazie a questa tecnologia, il team ha potuto studiare in modo dettagliato i nanocristalli, detti nanoliti, che si formano nel magma durante la sua risalita verso la superficie. Questi cristalli, con dimensioni inferiori a 1 micron (per confronto, un capello umano ha un diametro di circa 100 micron), sono invisibili alle tecniche di microscopia tradizionali. Tuttavia, il loro ruolo è cruciale: influenzano la viscosità del magma e possono determinare il grado di esplosività dell’eruzione.
Comprendere l’esplosività per valutare il rischio vulcanico
Durante la risalita del magma attraverso la crosta terrestre, si verificano processi fisico-chimici fondamentali come la formazione di cristalli e bolle, che aumentano la viscosità del magma e ne modificano il comportamento. Capire come si aggregano i nanoliti e come interagiscono tra loro è essenziale per prevedere il potenziale esplosivo di un’eruzione.
La ricercatrice Emily C. Bamber (1), autrice principale dello studio pubblicato su Nature Communications , ha spiegato come la pticografia abbia permesso di visualizzare la forma, distribuzione e aggregazione dei cristalli all’interno delle rocce vulcaniche. È emerso che i nanoliti tendono ad aggregarsi, aumentando il loro volume effettivo e contribuendo all’evoluzione del magma verso uno stato più viscoso e instabile. Queste informazioni sono fondamentali per migliorare i modelli di previsione del rischio vulcanico.
Collaborazione scientifica internazionale
Lo studio è stato realizzato in collaborazione con numerose università e centri di ricerca di prestigio internazionale, tra cui: Università di Manchester, Università di Camerino, University College London, Diamond Light Source, INGV di Catania, Università di Liverpool, Università di Bristol, Università di Torino, Università di Bayreuth.
Questa rete multidisciplinare ha permesso di integrare competenze in geologia, fisica dei materiali, vulcanologia e tecnologie avanzate di imaging.
Implicazioni per i vulcani attivi come l’Etna
Lo studio ha importanti implicazioni per la comprensione dei magmi basaltici, come quelli presenti nel vulcano Etna. Questo vulcano, tra i più attivi d’Europa, presenta una vasta gamma di stili eruttivi: dalle colate laviche alle fontane di lava, fino a eruzioni esplosive storiche. Capire i meccanismi che guidano l’evoluzione del magma verso comportamenti altamente esplosivi è fondamentale per la valutazione del rischio vulcanico e la protezione delle comunità.
Il futuro della ricerca: progetto ERC NANOVOLC
Questo filone di ricerca sarà ulteriormente sviluppato attraverso il progetto ERC NANOVOLC diretto dal dottor Danilo Di Genova (3), che è il Principal Investigator dello studio presso il CNR-ISSMC. L’obiettivo è approfondire lo studio delle caratteristiche tessiturali delle rocce vulcaniche su scala nanometrica, utilizzando tecniche basate su sincrotrone per ottenere dati sempre più precisi sulla dinamica di risalita del magma e sul controllo dell’esplosività nei vulcani attivi.
Riferimenti:
(1) Emily C. Bamber
(3) Danilo Di Genova
Descrizione foto: vulcano Masaya (Nicaragua), esempio di vulcano basaltico. Le rocce analizzate in questo studio sono state prese dai depositi vulcanici di un'eruzione altamente esplosiva di questo vulcano. - Credit: Cnr-Issmc.
Versione rielaborata a cura della Redazione ECplanet / Articolo originale: Immagini 3D a nanoscala per comprendere le eruzioni vulcaniche e prevederne i rischi