Definire le proprietà della cenere per prevedere e studiare le eruzioni vulcaniche
Sulla Terra sono presenti circa 1 000 vulcani potenzialmente attivi. A parte gli impatti diretti dovuti alle colate laviche e alle correnti piroclastiche in prossimità di un vulcano, le nubi di cenere possono diffondersi a distanza, persino a livello mondiale. Ciò può provocare notevoli alterazioni alle tratte aeree, danni alle infrastrutture e ai terreni agricoli in seguito al suo deposito nonché compromettere la salute respiratoria degli esseri umani. Una migliore conoscenza del modo in cui si possono comportare i vulcani quando eruttano può aiutare i responsabili delle politiche nella preparazione e nella mitigazione. «L’obiettivo principale del progetto AVAST è il miglioramento delle previsioni riguardanti le proprietà fisiche e chimiche della cenere prodotta durante le eruzioni vulcaniche. Successivamente, questi dati possono essere adoperati per la taratura di modelli di previsione della dispersione della cenere vulcanica e contribuire a valutare gli effetti pericolosi causati dalla caduta della cenere», afferma Adrian Hornby, coordinatore scientifico del progetto AVAST e borsista post-dottorato del programma Marie Skłodowska-Curie presso l’Università Ludwig-Maximilian di Monaco di Baviera, in Germania. Il progetto AVAST impiega tecnologia d’avanguardia per effettuare analisi e catalogare in dettaglio i tipi di cenere. «La cenere può raccontarci la storia di come la deformazione del vulcano sia culminata nella frammentazione e nell’emissione della stessa. Inoltre, chiarisce il modo in cui avviene la dispersione della nube di cenere. Ciò ha delle conseguenze rilevanti per l’aviazione e i pericoli connessi alla caduta di tale residuo», spiega Hornby.
Una storia scritta nella cenere
La cenere si forma quando magma e lava si frammentano, sia all’interno del condotto vulcanico che nelle colate pericolose mosse dall’azione della gravità, denominate correnti di densità piroclastiche (PDC, Pyroclastic Density Currents), ovvero correnti in rapido movimento composte da materia vulcanica a elevata densità e gas roventi. «Tale processo di frammentazione dà origine a diverse proprietà nelle particelle, poiché il materiale vulcanico sviluppa differenti schemi di frattura a seconda del modo in cui si applica lo stress», aggiunge Hornby. Ciò significa che le particelle di cenere possono presentare diverse configurazioni per quanto riguarda dimensione e forma. Inoltre, il modo in cui si distribuiscono i minerali vulcanici all’interno delle particelle di cenere varia in base a come esse sono state prodotte. Tutto ciò può essere esaminato per fornire maggiori informazioni agli scienziati sul comportamento dei vulcani, il che risulta particolarmente utile poiché le osservazioni dirette delle eruzioni non risultano sempre possibili. «Sebbene le particelle di cenere non offrano previsioni dirette su quando potrebbero verificarsi le eruzioni vulcaniche, possono agevolare la definizione dei tipi di attività che avvengono in un vulcano. Una migliore comprensione può offrire degli spunti su processi ancora sconosciuti di generazione della cenere e favorire la comprensione dell’attività vulcanica», spiega Hornby.
Flussi di informazione
Dal confronto della cenere naturale con la cenere prodotta da esperimenti di frammentazione condotti in laboratorio, il gruppo responsabile del progetto ha iniziato a riscontrare il progressivo affermarsi di schemi universali non legati all’origine vulcanica e al processo di frammentazione. «Alcuni minerali presenti nella cenere vulcanica si rivelano più suscettibili alla frammentazione e, pertanto, si trovano sempre in maggiore e abbondante quantità sulla superficie della cenere. Ciò modifica la reattività della cenere nei confronti dell’ambiente e dell’atmosfera», afferma Hornby. Tramite gli esperimenti, il gruppo ha scoperto che la cenere prodotta nelle PDC presenta dei granelli particolarmente fini e fino al 50 % della massa nella PDC può essere trasformata in cenere dotata di una capacità di trasporto che supera i 6 km di distanza.
Formazione avanzata
Il sostegno ricevuto dall’UE ha offerto al progetto l’opportunità di combinare i risultati provenienti da osservazioni sul campo, esperimenti in laboratorio ed eventi naturali. Le opportunità di formazione avanzata, tra cui l’impiego della tecnologia fornita da un QEMSCAN (microscopio elettronico), hanno contribuito ad approfondire le competenze di tutti i ricercatori coinvolti nel progetto AVAST. Gli scienziati intendono tornare in laboratorio e sul campo per riprodurre i processi di generazione della cenere nelle correnti di densità piroclastiche. A breve verrà pubblicato un grafico finale che illustra la correlazione tra proprietà della cenere e processi di frammentazione.
Parole chiave
AVAST, vulcani, cenere, caratterizzazione, analisi, lava, frammento, comportamento
