Poco prima di un'eruzione a sorpresa del vulcano Ruapehu in Nuova Zelanda nel 2007, il tremore sismico vicino al suo cratere è diventato strettamente correlato con i cambiamenti bimestrali nella forza delle forze di marea, un nuovo studio ha trovato. La ricerca, pubblicato sulla rivista Rapporti scientifici , suggerisce che i segnali associati ai cicli di marea potrebbero potenzialmente fornire un avviso anticipato di alcuni tipi di eruzioni vulcaniche.

"Guardando i dati per questo vulcano che abbracciano circa 12 anni, abbiamo scoperto che questa correlazione tra l'ampiezza del tremore sismico e i cicli di marea si è sviluppata solo nei tre mesi precedenti a questa eruzione, " disse Társilo Girona, l'autore principale dello studio. "Ciò che suggerisce è che le maree potrebbero fornire una sonda per dirci se un vulcano è entrato o meno in uno stato critico".

Girona, un borsista postdottorato della NASA presso il Jet Propulsion Laboratory, ha guidato la ricerca durante un appuntamento post-dottorato alla Brown University, lavorando con il professore Brown Christian Huber e Corentin Caudron, un ricercatore post-dottorato presso l'Università di Gent in Belgio.

Le maree della Terra salgono e scendono ogni giorno a causa dell'attrazione gravitazionale della Luna mentre la Terra ruota. Durante le lune piene e nuove, l'attrazione gravitazionale lunare si allinea con quella del sole, il che rende i rigonfiamenti di marea giornalieri un po' più grandi durante quelle fasi lunari. Durante il primo e il terzo quarto di luna, il rigonfiamento giornaliero della marea è un po' più piccolo. Questa variazione bimestrale dell'ampiezza della marea viene talvolta definita marea quindicinale. Mentre normalmente pensiamo alle maree in termini di aumento e diminuzione delle acque, questi stress gravitazionali influenzano anche la crosta solida del pianeta. La questione se gli stress gravitazionali possano influenzare l'attività vulcanica è di vecchia data nelle scienze della Terra.

"Molte ricerche si sono concentrate sul fatto che le forze di marea possano o meno innescare eruzioni, e non c'è alcuna prova definitiva che lo facciano, Huber ha detto. "Volevamo prendere una prospettiva diversa con questo studio e vedere se c'è qualche segnale rilevabile associato alle forze di marea che può dirci qualcosa sulla criticità di un vulcano".

I ricercatori hanno scelto di studiare il vulcano Ruapehu in parte perché la sua attività è stata attentamente monitorata per anni da GNS Science, un istituto di ricerca in Nuova Zelanda. La montagna è una popolare attrazione turistica e ospita due stazioni sciistiche, quindi i funzionari vogliono essere consapevoli di eventuali segnali di avvertimento che potrebbero scoppiare. Quel monitoraggio ha fornito ai ricercatori una serie di dati lunga e continua da studiare.

In particolare, il team era interessato ai dati dei sensori sismici situati vicino al cratere del vulcano. Quei sensori rilevano il tremore vulcanico, un rombo sismico di basso livello che fornisce un segnale persistente di attività all'interno di un sistema vulcanico. Utilizzando una sofisticata tecnica statistica, i ricercatori hanno setacciato 12 anni di dati sismici, cercando un periodo in cui la sismicità fosse correlata con i cicli lunari. Hanno scoperto che per la maggior parte di quei 12 anni, non c'era alcuna correlazione tra tremore e cicli lunari, tranne i pochi mesi prima di un'eruzione a vapore il 25 settembre, 2007, quando è emersa una forte correlazione.

Durante quei tre mesi, l'ampiezza del tremore aumentava e diminuiva leggermente in sintonia con il ciclo di marea quindicinale. Mentre le fluttuazioni dell'ampiezza sismica erano sottili, la forza della correlazione con il ciclo di marea non lo era. La correlazione era forte come 5 sigma, dicono i ricercatori, il che significa che la probabilità che il modello sia sorto per caso è di circa uno su 3,5 milioni.

Per capire come le forze di marea stavano influenzando Ruapehu durante quei tre mesi, i ricercatori hanno utilizzato un modello di tremore sismico che avevano sviluppato in precedenza. Vulcani come Ruapehu hanno un condotto verticale attraverso il quale sale la lava, e una solida roccia nella parte superiore. I gas rilasciati dalla lava formano una tasca tra il tappo roccioso e la pozza di lava. Quella sacca di gas può risuonare contro la spina, che crea tremore sismico.

Il modello suggerisce che quando la pressione della sacca di gas raggiunge un livello critico, un livello al quale è possibile un'eruzione di vapore, le diverse sollecitazioni associate alle mutevoli forze di marea sono sufficienti per modificare l'ampiezza del tremore.

"Questo è quello che pensiamo stesse accadendo nel 2007, " Huber ha detto. "Quando la pressione nel sistema è diventata critica, divenne sensibile alle maree. Siamo stati in grado di dimostrare che il segnale è rilevabile".

Nessuno degli altri indicatori che i geologi usano tipicamente per anticipare le eruzioni ha sollevato segnali di allarme nel 2007. Quindi un segnale di marea potrebbe essere un modo per prevedere le eruzioni a vapore, altrimenti difficilmente prevedibili.

"Vorremmo raccogliere più dati da altre eruzioni e altri vulcani per vedere se questo segnale di marea si manifesta altrove, "Ha detto Huber. "Allora possiamo iniziare a pensare di usarlo come un potenziale mezzo per prevedere future eruzioni di questo tipo".