Alle 03:34 ora locale del 27 febbraio 2010, Il Cile è stato colpito da uno dei terremoti più potenti dell'ultimo secolo. La scossa ha innescato uno tsunami, che ha devastato le comunità costiere. Gli eventi combinati hanno ucciso più di 500 persone. Così potente era lo scuotimento che, da una stima della NASA, ha spostato l'asse di rotazione terrestre di ben 8 cm.

Come quasi tutti i terremoti più potenti, questo è stato un terremoto megathrust. Questi si verificano nelle zone di subduzione, luoghi in cui una placca tettonica è forzata sotto un'altra. Se i piatti scivolano improvvisamente, scrosci, si ottiene un terremoto enorme. Il terremoto in Cile del 2010 è stato di magnitudo 8,8:abbastanza forte da spostare gli edifici dalle fondamenta.

Comprendiamo male le zone di subduzione, ecco perché la professoressa di geofisica Anne Socquet, con sede presso l'Université Grenoble Alpes in Francia, aveva programmato di visitare il Cile. Voleva installare strumenti di monitoraggio sismico per raccogliere dati. Per caso, è arrivata appena una settimana dopo il terremoto. "Era terrificante, " disse. "L'appartamento che avevamo affittato aveva delle fessure nei muri in cui potevi metterci dentro il pugno."

La maggior parte delle persone che studiano i terremoti megathrust si concentrano sulle scosse premonitori che immediatamente precedono il terremoto principale, dice il prof. Socquet. Ma una caratteristica insolita dei terremoti megathrust è che sono spesso seguiti da una serie di altri terremoti megathrust molto potenti diversi anni dopo e con epicentri a centinaia di chilometri di distanza. Il terremoto del Cile del 2010 ad esempio, è stato seguito da altri eventi nel 2014, Il 2015 e il 2016 si sono concentrati sulle aree a monte e a valle della costa cilena. Il prof. Socquet ha voluto esaminare queste sequenze di terremoti megathrust e investigare i potenziali collegamenti tra quei grandi terremoti. Ciò richiede un attento esame dei dati sismologici e geodetici su una scala maggiore di quanto non sia stato fatto in precedenza.

Megathrust

Sappiamo che i terremoti megathrust sono il risultato della subduzione di una placca tettonica sotto l'altra. Ma oltre a ciò, abbiamo pochissima comprensione della dinamica della subduzione e di come potrebbe innescare un'instabilità che porta a un altro evento di megaspinta pochi anni dopo. Ci sono alcune prove che potrebbe avere a che fare con il rilascio e la migrazione di fluidi a grande profondità. Il progetto DEEP-trigger del Prof. Socquet mira a colmare questa lacuna. "Questo è una specie di territorio vergine in termini di osservazioni, " lei disse.

Il primo passo del progetto di sei mesi avrebbe dovuto essere l'aggiunta alla rete di circa 250 strumenti GPS a cui ha contribuito in Cile dal 2007 e la costruzione di una nuova rete di strumenti in Perù. Attualmente non può viaggiare in Sud America a causa della pandemia di COVID-19, ha lavorato con i contatti locali per iniziare l'installazione. Sta anche lavorando su strumenti di calcolo per iniziare ad analizzare i dati legacy della regione.

"La cosa fondamentale sarà avere osservazioni sistematiche del legame tra lo scorrimento lento e le fratture sismiche su grandi scale temporali e spaziali. Questo sarà un grande input per la scienza".

All'Università di Pavia in Italia, Anche il mineralogista Matteo Alvaro è interessato ai megaterremoti, anche se molto, molto più vecchi.

Si scopre che possiamo ottenere una finestra unica sulle zone di subduzione come erano milioni di anni fa. Ci sono alcuni posti, pochi e rari, dove le rocce che hanno attraversato zone di subduzione vengono spinte in superficie. Analizzando queste rocce possiamo dedurre le profondità e le pressioni a cui è avvenuta la subduzione e costruire un'immagine di come funziona la subduzione e forse di come vengono innescati i terremoti megathrust.

Cristallo

Di solito funziona così. I geologi trovano una roccia composta da un minerale con quello che viene chiamato un cristallo di inclusione al suo interno. Questa inclusione è stata intrappolata all'interno del minerale quando due placche subduttrici si sono schiacciate l'una sull'altra a grande profondità, forse 100 km o più sotto la superficie. Avrà una particolare struttura cristallina, uno specifico, ripetizione della disposizione spaziale degli atomi, che dipende dalla pressione che ha sperimentato mentre si formava. Il cristallo può rivelare la pressione a cui è stata esposta l'inclusione e quindi la profondità a cui si è formata.

Il guaio è, questa è una semplificazione eccessiva. Vale solo se l'inclusione è a forma di cubo, e non lo è quasi mai. L'intera idea di pressione è uguale a profondità:sappiamo tutti che potrebbe non essere corretto, dice il prof. Alvaro. "La domanda naturale è, va bene, ma di quanto ci sbagliamo?" È quello che ha deciso di scoprire nel suo progetto TRUE DEPTHS.

Il piano era semplice in linea di principio. Il prof. Alvaro ha voluto misurare la deformazione subita dal cristallo mentre era ancora intrappolato all'interno del minerale. Se potesse capire il minuscolo spostamento degli atomi dalle loro posizioni abituali in un tipico, struttura cristallina non pressurizzata, ciò fornirebbe una misura migliore dello stress applicato dalla roccia circostante durante la formazione del cristallo e quindi una misura più accurata della profondità alla quale si è formato. Per studiare la struttura atomica, usa una combinazione di cristallografia a raggi X e una tecnica chiamata spettroscopia Raman.

Il Prof. Alvaro ha appena dimostrato la prima applicazione di successo delle sue tecniche. Ha osservato un campione di roccia proveniente da un luogo noto come il tubo Mir in Siberia. Questo è un pozzo di roccia fusa di kimberlite che si è alzato molto velocemente da enormi profondità. (Otteniamo la maggior parte dei nostri diamanti da pipe di kimberlite come questa, e senza dubbio, Mir è stato ampiamente estratto.) Il prof. Alvaro ha osservato rocce di granato con piccole inclusioni di quarzo all'interno che sono state sollevate. "La kimberlite è l'ascensore che la porta in superficie, " Egli ha detto.

Grilletto

Misurando la deformazione sulle inclusioni, potrebbe confermare che si è formato alla pressione di 1,5 gigaPascal (circa 15, 000 volte quella che si trova sulla superficie terrestre) e una temperatura di 850 ^o C. Questo non è del tutto sorprendente, ma è la prima prova che la tecnica del Prof. Alvaro funziona davvero. Ora sta cercando di fare più misurazioni e costruire una libreria di esempi.

Si chiede anche, più speculativamente, se è possibile che la formazione e la deformazione delle inclusioni possa fungere da primissimo innesco di terremoti megathrust. L'idea sarebbe che questi piccoli cambiamenti innescassero crepe nelle rocce più grandi che alla fine portassero una faglia a scivolare fuori posto. Il prof. Alvaro sta progettando di approfondire questo aspetto.

"Nessuno sa quale sia l'innesco iniziale, la cosa che fa scattare il primo scivolone, " ha detto il Prof. Alvaro. "Abbiamo iniziato a pensare - e forse è un'idea completamente folle - che forse sono queste inclusioni. Un gruppo di loro, magari soggetto ad un cambio di fase istantaneo e quindi ad un cambio di volume. Forse questo potrebbe essere il primo innesco".