La cenere vulcanica è pericolosa per molti aspetti della nostra vita. Quando è in volo, può danneggiare gli aerei:le sue particelle abradono le superfici degli aerei e possono persino causare guasti a strumenti critici. Una volta caduta la cenere, può danneggiare la nostra salute e danneggiare le infrastrutture, agricoltura e ambiente. Per proteggersi da questi pericoli, la società ha bisogno di sviluppare metodi di previsione efficaci.

A tal fine, gli scienziati supportati dai progetti AVAST e SLIM finanziati dall'UE hanno studiato come le particelle di cenere sono influenzate da diverse eruzioni vulcaniche. L'idea è che se i ricercatori possono stimare la forma delle dimensioni e la composizione della cenere vulcanica, allora possono prevedere in modo più accurato i rischi di varie eruzioni senza nemmeno campionare la cenere. Per raggiungere l'obiettivo, il team del progetto ha utilizzato un nuovo metodo analitico per comprendere come l'attività eruttiva varia influisca su una serie di pericoli. La loro nuova tecnica si basa sull'analisi quantitativa dei minerali condotta al microscopio elettronico a scansione che consente loro di collegare la composizione superficiale delle particelle di cenere vulcanica all'attività durante le eruzioni. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Rapporti scientifici .

I ricercatori hanno ottenuto i loro campioni di cenere dal complesso vulcanico guatemalteco Santiaguito che cresce dal 1922. La più recente delle sue quattro bocche, Caldo, sta eruttando attivamente da più di 40 anni, con regolari esplosioni di cenere e frammenti di roccia, e uno scarico di lava quasi continuo. La cenere vulcanica studiata è stata selezionata da due fonti. Una fonte è stata un'esplosione vulcanica costituita da gas e nuvole di cenere espulse in alto nell'aria. L'altro era un flusso piroclastico - una corrente in rapido movimento di gas caldo e materia vulcanica che scorreva lungo i lati di un vulcano - causato dal crollo di una cupola nel complesso di Santiaguito.

L'attività vulcanica influisce sulla frammentazione del magma

Le particelle di cenere vulcanica hanno un diametro inferiore a 2 mm e sono generalmente costituite da cristalli e vetri vulcanici formati nel magma e talvolta anche frammenti di roccia. Nel loro studio il team del progetto ha introdotto un sistema chiamato QEMSCAN (Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electron Microscopy) Particle Mineralogical Analysis. Hanno usato questo nuovo sistema per esaminare i loro campioni di cenere Santiaguito e per studiare i meccanismi di frammentazione. "Come i frammenti di magma dipendono dal tipo di attività vulcanica coinvolta nella sua produzione e questo cambia anche la mineralogia che si trova sulle superfici delle particelle di cenere", ha spiegato l'autore principale, il dott. Adrian Hornby, in una notizia pubblicata su Phys.org.

I campioni di cenere ottenuti dall'esplosione vulcaniana avevano una distribuzione uniforme di plagioclasio - una forma di feldspato - e vetro, arricchito con altri minerali sulla superficie delle particelle. Però, la cenere generata dal crollo della cupola aveva più vetro e meno feldspato alle superfici. "I nostri risultati danno un contributo significativo a una migliore comprensione dell'origine e della composizione della cenere vulcanica, necessaria per consentire di valutare i rischi associati alle eruzioni, " ha dichiarato il dottor Hornby.

La ricerca supportata da AVAST (Advanced Volcanic Ash characteriSaTion) e SLIM (Strain Localization in Magma) evidenzia la necessità di ulteriori indagini sui meccanismi di frammentazione. SLIM si è concluso a giugno 2018, mentre AVAST continua fino ad agosto 2019.