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Quantitative Estimation of Earth's Seismic Sources and Structure

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Una mappa 3D dell’interno della Terra

Una collaborazione internazionale, sostenuta dalla Commissione europea, ha intrapreso un ambizioso progetto diretto ad avvalersi dei terremoti per mappare l’interno della Terra. Per tale compito, i geoscienziati hanno utilizzato l’infrastruttura di supercalcolo europea.

Cambiamento climatico e Ambiente

Quando si verifica un terremoto di particolare entità, le onde sismiche si propagano nella regione circostante, facendo crollare abitazioni e vacillare gli edifici commerciali. Benché si tratti di episodi distruttivi, gli eventi sismici aiutano i geoscienziati a comprendere meglio la struttura interna della Terra. La tecnica che intercetta le onde sismiche mentre attraversano la Terra consente di rilevare strutture come depositi di idrocarburi e minerali e la dilatazione del magma. Sostenuti da una rete crescente di sismografi e computer superveloci, i geoscienziati finanziati dall’UE hanno utilizzato la tomografia sismica per esplorare l’interno del nostro pianeta. L’obiettivo finale del progetto QUEST (“Quantitative estimation of Earth’s seismic sources and structure”) consisteva nella predisposizione di una mappa 3D su scala regionale e globale. I geoscienziati erano particolarmente interessati alle ubicazioni precise delle placche tettoniche, che possono dare origine a terremoti quando slittano una contro l’altra. Durante i quattro anni del progetto, il team si è posto all’avanguardia della ricerca su come migliorare questa tecnica, analoga alla tomografia computerizzata utilizzata nelle scansioni mediche. I partner QUEST sono stati pionieri in queste metodologie volte a utilizzare in modo molto maggiore le informazioni dei sismogrammi che registrano le vibrazioni sismiche dei terremoti. I dati forniti dai sismogrammi in relazione a un gran numero di terremoti sono stati immessi in un modello computerizzato che simula ogni onda mentre si allontana dall’epicentro del terremoto. I sismogrammi “sintetici” risultanti sono stati confrontati con sismogrammi reali e le differenze identificate sono state reimmesse nel modello, per migliorarlo. Mappare la struttura interna della Terra i modo sufficientemente dettagliato ha richiesto calcoli estremamente complessi eseguibili esclusivamente da potenti supercalcolatori. PRACE ha offerto processori talmente veloci che le tecniche QUEST sono state destinate a modificare la tomografia sismica a un livello fondamentale. Il progetto QUEST è stato enormemente influenzato da un terremoto di magnitudo 8.7 che ha colpito nel 2010 la regione Maule (nella parte centrale del Cile) e da un terremoto di magnitudo 9, avvenuto nel 2011 sull’isola principale del Giappone Honshu. Tuttavia, gli scienziati hanno dimostrato che le nuove metodologie funzionavano per l’Europa nel suo complesso e anche per regioni di minore dimensione, come le Alpi. Inoltre, è stato possibile realizzare progressi concreti utilizzando il rumore sismico ambientale generato nell’oceano, per ottenere immagini dell’interno della Terra e monitorare le sue modifiche nel tempo. Oltre 30 gruppi di ricerca della comunità accademica e del mondo industriale hanno unito le loro competenze per mappare l’interno della Terra in 3D; un tale risultato potrebbe condurre a previsioni più precise dei danni dovuti a terremoti.

Parole chiave

Interno della Terra, terremoti, applicazioni di supercalcolo, onde sismiche, tomografia sismica

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