Un nuovo studio ha dimostrato che il monitoraggio di basse frequenze non udibili chiamate infrasuoni prodotti da un tipo di vulcano attivo potrebbe migliorare la previsione di significativi, eruzioni potenzialmente mortali.

Scienziati della Stanford e della Boise State University hanno analizzato gli infrasuoni rilevati dalle stazioni di monitoraggio alle pendici del vulcano Villarrica nel sud del Cile, uno dei vulcani più attivi al mondo. Il suono caratteristico emana dal torbido di un lago di lava all'interno di un cratere alla sommità del vulcano e cambia a seconda dell'attività del vulcano.

Lo studio ha dimostrato come i cambiamenti di questo suono segnalassero un improvviso aumento del livello del lago, insieme ai rapidi movimenti su e giù del lago in tumulto vicino al bordo del cratere appena prima di una grande eruzione nel 2015. Tracciando gli infrasuoni in tempo reale e integrandoli con altri dati, come letture sismiche ed emissioni di gas, potrebbe aiutare ad avvisare i residenti e i turisti nelle vicinanze che un vulcano sta per esplodere la sua pila, hanno detto i ricercatori.

"I nostri risultati indicano come gli infrasuoni potrebbero aiutare a prevedere le eruzioni vulcaniche, " ha detto il coautore dello studio Leighton Watson, uno studente laureato nel laboratorio di Eric Dunham, professore associato presso il Dipartimento di Geofisica della Stanford School of Earth, Scienze energetiche e ambientali e anche co-autore. "Gli infrasuoni sono potenzialmente un'informazione chiave a disposizione dei vulcanologi per valutare la probabilità di un'eruzione ore o giorni prima".

Lo studio, pubblicato il 14 febbraio sulla rivista Lettere di ricerca geofisica , è guidato da Jeffrey Johnson, Professore Associato di Geofisica presso la Boise State University in Idaho.

Il gigante addormentato ruggisce sveglio

Villarrica è una montagna pittoresca con un'altitudine di 9, 300 piedi. Il vulcano innevato incombe su un lago e di fronte alla città di Pucón, che si gonfia a un quarto di milione di persone nella stagione turistica estiva. Di notte, i residenti di Pucón possono spesso vedere un bagliore scarlatto dal lago di lava di Villarrica, normalmente nascosto ben al di sotto del bordo del vulcano.

La minacciosa serenità che aveva tenuto a Villarrica dalla sua ultima eruzione a metà degli anni '80 si è conclusa nelle prime ore del mattino del 3 marzo, 2015. Una fontana incandescente di lava è schizzata dalla cima della montagna a quasi un miglio nel cielo, vomitando cenere e detriti e scatenando fulmini dalle spesse nubi generate dal calore che avvolgono la vetta. Verso le 4, 000 persone hanno evacuato l'area circostante. L'eruzione si rivelò di breve durata, però, e con rischi di smottamenti e allagamenti da neve sciolta minimi, gli sfollati sono tornati presto alle loro case.

Le stazioni di monitoraggio a infrarossi installate a Villarrica appena due mesi prima dell'evento del 2015 e gestite dal coautore Jose Palma dell'Università di Concepcion in Cile hanno catturato la sua attività sonora prima e dopo. Studiando questi dati, il team di ricerca ha visto che nell'accumulo dell'eruzione, il tono degli infrasuoni è aumentato, mentre la durata del segnale diminuiva. I sorvoli in aereo hanno documentato i cambiamenti nel lago di lava di Villarrica, consentendo ai ricercatori di esplorare le connessioni tra la sua altezza e la generazione del suono.

Watson ha offerto un'analogia musicale per spiegare questa relazione. Simile a una persona che soffia in un trombone, esplosioni da bolle di gas che salgono e poi scoppiano sulla superficie del lago di lava creano onde sonore. Proprio come la forma di un trombone può cambiare l'altezza delle note che produce, la geometria del cratere che racchiude il lago di lava ne modula i suoni. Quando il lago di lava è in fondo al cratere del vulcano, il suono si registra a un tono o frequenza più basso - "proprio come quando un trombone è esteso, " disse Watson. Quando il lago di lava sale nel cratere, potenzialmente annunciando un'eruzione, l'altezza o la frequenza del suono aumenta, "proprio come quando si ritrae il trombone, " ha detto Watson.

Segnali di avvertimento

La ricerca futura cercherà di collegare la generazione di infrasuoni ad altre variabili critiche nel monitoraggio dei vulcani e nella previsione delle eruzioni, come la sismicità. In vista di un'eruzione, l'attività sismica sotto forma di piccoli terremoti e scosse aumenta quasi sempre. Questa sismicità emana da diverse miglia sottoterra mentre il magma si muove attraverso il "sistema idraulico" del vulcano di fratture e condotti che collegano l'apertura del vulcano alle camere magmatiche nella crosta del nostro pianeta. I vulcanologi pensano che i cambiamenti nei livelli dei laghi di lava - e i relativi infrasuoni - derivino dall'iniezione di nuovo magma attraverso le tubature vulcaniche, aumentando le probabilità di uno scoppio violento.

In questo modo, la raccolta di infrasuoni dovrebbe rivelarsi utile ai fini delle previsioni a vulcani "a bocca aperta" come Villarrica, dove un lago esposto o canali di lava collegano le viscere del vulcano all'atmosfera. Vulcani a bocca chiusa, però, dove il magma che si accumula rimane intrappolato sotto la roccia fino a quando non si verifica un'eruzione esplosiva, non generano lo stesso tipo di infrasuoni e quindi pongono ulteriori sfide di previsione. Un esempio di vulcano a bocca chiusa è il Monte St. Helens nello stato sudoccidentale di Washington, la cui eruzione nel 1980 rimane l'eruzione più letale e distruttiva nella storia degli Stati Uniti.

"I vulcani sono complicati e attualmente non esistono mezzi universalmente applicabili per prevedere le eruzioni. Con ogni probabilità, non ci sarà mai, "Dunham ha detto. "Invece, possiamo guardare ai molti indicatori dell'aumento dell'attività vulcanica, come la sismicità, emissioni di gas, deformazione del suolo, e - come abbiamo ulteriormente dimostrato in questo studio - infrasuoni, al fine di fare previsioni robuste di eruzioni."